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核燃料电池

旅行者号宇宙飞船飞出太阳系以后不能使用太阳能,那么靠什么能源以及什么方式在宇宙中运动呢? 事实上是旅行者号目前已经是只受惯性和外界引力影响而运动的了。 在太阳系内时旅行者号是借助少

旅行者号宇宙飞船飞出太阳系以后不能使用太阳能,那么靠什么能源以及什么方式在宇宙中运动呢?

事实上是旅行者号目前已经是只受惯性和外界引力影响而运动的了。
在太阳系内时旅行者号是借助少量燃料做轨道修正并借助各大行星的引力作用来进行加速作惯性飞行的,但是现在出了太阳系之后朝着Gliese 445和比邻星方向中间还有着很大一片空白区,也不会有什么外界引力的影响,那么能维持运动的最主要的就是惯性了。直到接近下一片有恒星的区域旅行者号的运动才有可能再次因为受引力影响而发生变化。


宇宙飞船一般用什么燃料?

人尿可作宇宙飞船燃料


凤凰网站消息:人类的排泄物能作为宇宙飞船的燃料!以前俄罗斯曾经设想到用细菌分解太空人使用过的内衣库来产生甲烷,作为宇宙飞船的燃料,美国太空总署从中得到启发,目前正与美国“先进燃料研究公司”联合进行研究和试验,以高温将人类的排泄物及其它垃圾转化为能量。这项现在耗资60万美元。

一般而言,焚烧有机分子会使其与空气中的氧气合并,产生二氧化碳和水。据《新科学家》杂志报道,他们试验在缺氧条件下对人类尿液及血液进行加热,促使其分解成水和一些易燃气体,用作太空航行的燃料,或将它们转化成俗料或其它物质。除此之外,他们还打算用这种方法生产在宇宙飞船内必须使用的化学物质。

“先进燃料研究公司”的科学家塞里奥称,当温度达到摄氏350度时,这些人体废物会变成液体,而当温度升至摄氏6000度时,便会转化为气体,而这两种形态均能成为宇宙飞船的动力来源。

“先进燃料研究公司”的首席执行官马克汉说,这种名为“热解”的方法,既可以利用人的排泄物,也可以利用破碎的胶袋等废物。虽然每个人的排泄物有不同特点,但新仪器都将能够将其一一化解。


什么是燃料电池?

燃料电池是一种把燃料中的化学能转变为电能和热能的装置,主要由燃料、氧化剂、电极和电解质4部分组成。燃料一般采用氢、甲醇、氨、乙二醇、烃、肼和天然气。氧化剂是空气和氧气,电极分别为阳极(燃料极)和阴极(氧化剂极),电解质可用液态、固态和熔融态的电解质。目前,世界各国的燃料电池主要有以下4种类型:磷酸型燃料电池。这种电池也被称为第一代燃料电池,它使用纯度极高的氢作燃料,在200℃的高温下运转,发电率达40%左右,可代替火力发电站和海上岛屿发电站。但由于它在燃烧的过程中需要使用铂催化剂,这种催化剂在发电的过程中会形成结块,从而缩短了该电池的使用寿命。另外,由于成本较高,因而难于推广。熔融碳酸盐型燃料电池,也称第二代燃料电池。它使用的燃料是天然气,不仅含有氢,还含有一氧化碳,它还可使用煤气等含氢纯度低的燃料。溶融碳酸盐型燃料电池的发电率可达50%左右,如果将这种燃料电池构成的发电系统,利用高温排热,与汽轮机或蒸汽轮机相结合的话,发电率还可进一步提高到55%左右。另外,由于它在发电的过程中化学反应异常活跃,因而不需要使用催化剂。固体电解质型燃料电池,也被称为第三代燃料电池。由于它使用的电解质是陶瓷化合物,因而可在800℃~1000℃的高温下运转,发电率可达到50%以上。目前,这种燃料电池已用于实际之中。碱型燃料电池。由于它必须使用纯氢作燃料,因而它的成本极高。目前,它的使用仅限于宇宙开发方面,如果要用于一般发电或民用方面,只能到氢能时代才能实现。在各种由其他形式的能转换成电能的发电形式中,燃料电池的转换率最高,理论上讲可达100%,实际上已达80%。可见,燃料电池有着广阔的发展前途。燃料电池是把燃料的化学能直接转化为电能的发电装置。所用的燃料是氢、甲醇、乙醇、烃、氨及天然气等,再有氧化剂、电极、电解质就行。以磷酸电解质电池为例,把燃料氢供给燃料极,氢就被催化离解成氢离子并释放出电子,氢离子通过电解质磷酸水溶液、电子通过外电路分别到达氧化剂极,氢离子、电子和氧化剂(空气中的氧)反应生成水。在电子流通过外电路时,就向负载输出了电能。这个原理和普通电池的发电原理相似。所不同的是,普通电池的反应物是预先放入电池内,一旦反应物耗尽,电池就报废了;燃料电池则不同,它的燃料和氧化剂可以连续不断地输入,所以它就能连续不断地供电。燃料电池结构简单,工作可靠,维修方便,无污染,在宇航、潜艇、灯塔和无线电台等场合已开始应用,只是成本高一些。

燃料电池简史是什么?

燃料电池历史可以追溯到19世纪。1839年英国法官和科学家威廉·格罗夫(William Robert Grove)所进行的电解实验,即使用电将水分解成氢和氧,后来被人们称为燃料电池。从格罗夫第一次进行燃料电池的实验到现在,人们对燃料电池的研究已有160多年的历史。1889年,英国人Ludwig Mond和Charles Langer两位化学家试图用空气和工业煤气制造一个实用的能提供电能的装置,“燃料电池”一词也就随着他们的发明而诞生了。20世纪初,W.H.Nernst和F.Haber对碳的直接氧化式燃料电池进行了许多研究。20世纪中叶以来,燃料电池的研究得到迅速发展。20世纪50年代末,英国剑桥大学的培根(Bacon)教授用高压氢、氧气体演示了功率为5千瓦的燃料电池,工作温度为150℃。随后建造了一个6千瓦高压氢氧燃料电池的发电装置。进入60年代,由美国通用电器公司(GE)把该系统加以发展,成功地给阿波罗(Appollo)等登月飞船提供电力。除了用于航天工业,在地面实用燃料电池电站的研究中,几兆瓦级的磷酸燃料电池的发电装置已经研制成功,在日本东京湾附近已建成一套示范性装置。200多台燃料电池电站在世界各地运行。日本首相成为燃料电池轿车的第一位顾客;联邦快递公司用燃料电池汽车忙碌奔波于东京街头;燃料电池公共汽车在欧美十几个城市进行预商业化示范;全世界人通过互联网看到美国总统布什试用燃料电池手机;美国士兵配备着移动式燃料电池在伊拉克作战;德国的燃料电池潜艇在水下悄无声息地游弋。可见燃料电池已受到了普遍的关注,而且它在很多领域都发挥着较大的优势和作用。

化学燃料电池反应方程式

甲烷电池:负极:CH₄+10OH-—8e-===CO₃2- +7H₂O。₂₃₄₅₆₇正极:O₂+4e-+2H₂O===4OH-。乙烷电池:负极 2CH₃CH₃- 28e- + 36OH- ==== 4 CO₃2- + 24H₂0。正极 7O₂+ 28 e- + 14 H₂0 ==== 28 OH-。丙烷电池:负极:C₃H₈ - 20e- + 20OH- = 3CO₃2- + 14H₂0。正极: 5o₂ +20e-+10H₂O = 20 OH-。扩展资料:电池中两个电极可以称为阳极和阴极。它们划分依据是:凡是发生氧化反应的电极称为阳极,凡是发生还原反应的电极称为阴极。因此,原电池正极是阴极,负极是阳极。应用时应加以注意,一般原电池的电极常称为正、负极,而电解池和腐蚀电池的电极常称为阴、阳极。电池可分为可逆电池和不可逆电池两种。可逆电池满足以下要求:(1)在电池构造方面,构成电池的两极必须是可逆的,即有相反方向的电流通过电极时所进行的电极反应必须恰好相反。(2)在工作条件方面,电池无论是放电或充电时,都要在电流极微小的条件下进行即同一电势下进行 [2] 。参考资料来源:百度百科-电池反应参考资料来源:百度百科-化石燃料

请问什么是燃料电池?

简单地说,燃料电池(Fuel\r\nCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能”储电“而是一个”发电厂“.燃料电池的概念是1839年G.R.Grove提出的,至今已有大约160年的历史。\r\n燃料电池十分复杂,涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论,具有发电效率高、环境污染少等优点。总的来说,燃料电池具有以下特点:(1)能量转化效率高 他直接将燃料的化学能转化为电能,中间不经过燃烧过程,因而不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%~60%,而火力发电和核电的效率大约在30%~40%.\r\n(2)有害气体SOx、NOx及噪音排放都很低 CO2排放因能量转换效率高而大幅度降低,五机械振动。\r\n(3)燃料适用范围广\r\n(4)积木化强 规模及安装地点灵活,燃料电池电站占地面积小,建设周期短,电站功率可根据需要由电池堆组装,十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电,或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适\r\n(5)负荷响应快,运行质量高 燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率,而且电厂离负荷可以很近,从而改善了地区频率偏移和电压波动,降低了现有变电设备和电流载波容量,减少了输变线路投资和线路损失。\r\n为了了解它的价值,让们分别研究一下”燃料“和”电池“这两个词。\r\n为了利用煤或者石油这样的燃料来发电,必须先燃烧煤或者石油。它们燃烧时产生的能量可以对水加热而使之变成蒸汽,蒸汽则可以用来使涡轮发电机在磁场中旋转。这样就产生了电流。换句话说,们是把燃料的化学能转变为热能,然后把热能转换为电能。在这种双转换的过程中,许多原来的化学能浪费掉了。然而,燃料非常便宜,虽有这种浪费,也不妨碍们生产大量的电力,而无需昂贵的费用。还有可能把化学能直接转换为电能,而无需先转换为热能。为此,们必须使用电池。这种电池由一种或多种化学溶液组成,其中插入两根称为电极的金属棒。每一电极上都进行特殊的化学反应,电子不是被释出就是被吸收。一个电极上的电势比另一个电极上的大,因此,如果这两个电极用一根导线连接起来,电子就会通过导线从一个电极流向另一个电极。这样的电子流就是电流,只要电池中进行化学反应,这种电流就会继续下去。手电筒的电池是这种电池的一个例子。在某些情况下,当一个电池用完了以后,人们迫使电流返回流入这个电池,电池内会反过来发生化学反应,因此,电池能够贮存化学能,并用于再次产生电流。汽车里的蓄电池就是这种可逆电池的一个例子。在一个电池里,浪费的化学能要少得多,因为其中只通过一个步骤就将化学能转变为电能。然而,电池中的化学物质都是非常昂贵的。锌用来制造手电筒的电池。如果试图使用足够的锌或类似的金属来为整个城市准备电力,那么,一天就要花成本费数十亿美元。\r\n燃料电池是一种把燃料和电池两种概念结合在一起的装置。它是一种电池,但不需用昂贵的金属而只用便宜的燃料来进行化学反应。这些燃料的化学能也通过一个步骤就变为电能,比通常通过两步方式的能量损失少得多。于是,可以为人类提供的电量就大大地增加了。\r\n目前,燃料电池按电解质划分已有6个种类得到了发展,即碱性燃料电池(Alkaline\r\nFuel\r\nCell,AFC)、磷酸盐型燃料电池(Phosphoric\r\nAcid\r\nFuel\r\nCell,PAFC)、熔融碳酸盐型燃料电池(Molten\r\nCarbonate\r\nFuel\r\nCell,MCFC)、固体氧化物型燃料电池(Solid\r\nOxide\r\nFuel\r\nCell,SOFC)、固体聚合物燃料电池(Solid\r\nPolymer\r\nFuel\r\nCell,SPFC,又称为质子交换膜燃料电池,Proton\r\nExchange\r\nMembrane\r\nFuel\r\nCell,PEMFC)、及生物燃料电池(BEFC)。按工作温度它们又分为高、中、低温型燃料电池。工作温度从室温到373K(100℃)的为常温燃料电池,如SPFC;工作温度在373K(100℃)~573K(300℃)之间的为中温燃料电池,如PAFC;工作温度在873K(600℃)以上的为高温燃料电池,如MCFC和SOFC.\r\n燃料电池实质上是以控制氢弹爆炸的观念设计,太空船上的燃料电池是用来聚集星际旅行之间的氢气所产生的能量之用。太空船的太阳能板所聚集的电磁和太阳能将会转换成电能,而电能会用来慢慢地将存放在燃料电池内的氢置换成燃料。燃料电池也内含了一小部份受控制量的可进行核分裂的物质,这些物质依序用来与氢核进行核反应。核反应在燃料电池内进行,在太空旅程中提供高能量并加速离子引擎来推进太空船。在最后的旅程阶段,燃料电池提供了燃料火箭动力所需的氢。这整个过程受控在强大的电磁下,它能提供能量并且避免过量的能量外泄导致反应炉核心融毁。核反应的一项副产物——热能,则被燃料电池的外壁吸收并转换成供给电脑、维生系统和其他必要功用的电能。\r\n经过多年的探索,最有望用于汽车的是质子交换膜燃料电池。它的工作原理是:将氢气送到负极,经过催化剂(铂)的作用,氢原子中两个电子被分离出来,这两个电子在正极的吸引下,经外部电路产生电流,失去电子的氢离子(质子)可穿过质子交换膜(即固体电解质),在正极与氧原子和电子重新结合为水。由于氧可以从空气中获得,只要不断给负极供应氢,并及时把水(蒸汽)带走,燃料电池就可以不断地提供电能。


什么是燃料电池概念

燃料电池是一种能量转化装置,它是按电化学原理,即原电池工作原理,等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,因而实际过程是氧化还原反应。燃料电池主要由四部分组成,即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气和氧化气分别由燃料电池的阳极和阴极通入。燃料气在阳极上放出电子,电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子。离子在电场作用下,通过电解质迁移到阳极上,与燃料气反应,构成回路,产生电流。同时,由于本身的电化学反应以及电池的内阻,燃料电池还会产生一定的热量。电池的阴、阳两极除传导电子外,也作为氧化还原反应的催化剂。当燃料为碳氢化合物时,阳极要求有更高的催化活性。阴、阳两极通常为多孔结构,以便于反应气体的通入和产物排出。电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路,电解质通常为致密结构

什么是燃料电池呢?

燃料电池是高效、便捷及有益于环境的绿色能源装置。它利用物质发生化学反应时释放的能星直接将其变换为电能,工作时需要连续不断地向其供给活物质。因为是将燃料通过化学反应释放出能星变为电能输出,所以被称为”燃料电池”。燃料电池是利用水的电解的逆反的“发电机”,由正极、负极和夹在中间的电解质构成。燃料电池的优势燃料电池发电不受卡诺循环的限制。理论上,它的发电效率可达到85%到90%,但由于工作时各种极化的限制,目前燃料电池的能量转化效率约为40%到60%。若实现热电联供,燃料的总利用率可高达80%以上。燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时,有害物质的排放量比热机过程减少40%以上,这对缓解地球的温室效应是十分重要的。

质子交换膜燃料电池和氢燃料电池有什么关系

氢燃料电池属于是一种质子交换膜燃料电池。
(1) 氢气通过管道或导气板到达阳极,在阳极催化剂作用下,氢分子解离为带正电的氢离子(即质子)并释放出带负电的电子。
(2) 氢离子穿过电解质(质子交换膜)到达阴极;电子则通过外电路到达阴极。电子在外电路形成电流,通过适当连接可向负载输出电能。
(3) 在电池另一端,氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极;在阴极催化剂作用下,氧与氢离子及电子发生反应生成水。

氢燃料电池中就应用了质子交换膜,这样可以提高效率,保证氢气和氧气完全反应(基本是完全反应)。氢燃料电池的效率可达60%以上,而且现在已经有不采用贵金属铂的催化剂,还有,内燃机的效率要受卡诺循环的限制,所以其效率有一个上限而且总是很低。
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氢气储能和氢燃料电池是一个概念吗?之间存在什么关系

两者不是同一个概念,但是有异同点。笼统地说,氢动力汽车包含一部分的燃料电池汽车,主要是氢燃料电池车。一般来讲,氢动力汽车指氢内燃机汽车,就是直接把氢气供入气缸燃烧,和传统汽、柴油车没有太大区别。而燃料电池汽车的驱动核心是电动机,它没有发动机。燃料电池的燃料有很多,像氢气、甲烷、乙醇等,主要燃料是氢气,所以燃料电池一般都是氢氧燃料电池,燃料电池将化学能直接转化成电能,再把电能转化成电动机的机械能,没有直接燃烧过程;氢内燃机是把氢气的化学能通过燃烧转化成热能和动能,再把这些能量通过往复运动的活塞转化成机械能。


燃料电池的主要构成组件是?

燃料电池的主要构成组件为:电极(Electrode)、电解质隔膜(Electrolyte Membrane)与集电器(Current Collector)等。
(福建亚南集团为清洁能源解决方案供应商,致力于氢能燃料电池产业化的企业。亚小南为您解答4000-080-999)
1、电极
燃料电池的电极是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所,其性能的好坏关键在于触媒的性能、电极的材料与电极的制程等。
电极主要可分为两部分,其一为阳极(Anode),另一为阴极(Cathode),厚度一般为200-500mm;其结构与一般电池之平板电极不同之处,在于燃料电池的电极为多孔结构,所以设计成多孔结构的主要原因是燃料电池所使用的燃料及氧化剂大多为气体(例如氧气、氢气等),而气体在电解质中的溶解度并不高,为了提高燃料电池的实际工作电流密度与降低极化作用,故发展出多孔结构的的电极,以增加参与反应的电极表面积,而此也是燃料电池当初所以能从理论研究阶段步入实用化阶段的重要关键原因之一。
目前高温燃料电池之电极主要是以触媒材料制成,例如固态氧化物燃料电池(简称SOFC)的Y2O3-stabilized-ZrO2(简称YSZ)及熔融碳酸盐燃料电池(简称MCFC)的氧化镍电极等,而低温燃料电池则主要是由气体扩散层支撑一薄层触媒材料而构成,例如磷酸燃料电池(简称PAFC)与质子交换膜燃料电池(简称PEMFC)的白金电极等。 [4]
2、电解质隔膜
电解质隔膜的主要功能在分隔氧化剂与还原剂,并传导离子,故电解质隔膜越薄越好,但亦需顾及强度,就现阶段的技术而言,其一般厚度约在数十毫米至数百毫米;至于材质,目前主要朝两个发展方向,其一是先以石棉(Asbestos)膜、碳化硅SiC膜、铝酸锂(LiAlO3)膜等绝缘材料制成多孔隔膜,再浸入熔融锂-钾碳酸盐、氢氧化钾与磷酸等中,使其附着在隔膜孔内,另一则是采用全氟磺酸树脂(例如PEMFC)及YSZ(例如SOFC)。
3、集电器
集电器又称作双极板(Bipolar Plate),具有收集电流、分隔氧化剂与还原剂、疏导反应气体等之功用,集电器的性能主要取决于其材料特性、流场设计及其加工技术。


燃料电池主要核心部件膜电极(MEA)研发中心?

亚南膜电极研发中心在已建立高水平的膜电极研究开发和测试平台,拥有超声喷涂机、热压机、压力试验机、单电池测试台、大功率电堆及发动机系统两用测试台、大型制氢机等全套相关专用设备,亚南本身还拥有激光切割机等智能数控通用设备。人才队伍建设上,亚南燃料电池研发团队与华南理工大学、上海交通大学、厦门大学、福州大学等科研院校合作研发。设备清单1)压力试验机2)热压机3)USI超声喷涂机4)激光切割机5)国产超声喷涂机6)Arbin燃料电池测试台7)50kW氢燃料电池电堆及发动机系统两用测试台(附属设备空压机、冷干机、冷水机、电子负载)8)制氢机(附属设备制氢机、纯水机、空压机)

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