靠尿液發(fā)電的燃料電池
據(jù)國(guó)外科技網(wǎng)站TechRadar報(bào)道，英國(guó)巴斯大學(xué)的研究人員最近開(kāi)發(fā)出了一種能夠?qū)⒛蛞恨D(zhuǎn)化為電能的新型燃料電池。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，燃料電池中用來(lái)發(fā)電的微生物能夠?qū)⒛蛞褐械挠袡C(jī)物轉(zhuǎn)成電能并在電池中存儲(chǔ)。
這聽(tīng)起來(lái)非常有趣。盡管在三年前，英國(guó)的布里斯托機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室就曾研制出世界上第一款用尿液發(fā)電的燃料電池。不過(guò)，巴斯大學(xué)的研究人員還將燃料電池對(duì)環(huán)境的影響納入了考慮范圍之內(nèi)。
作為一種新型的電池技術(shù)，燃料電池用途廣泛并擁有諸多優(yōu)勢(shì)，為電池技術(shù)帶來(lái)了一條新的發(fā)展道路。但是，在一些方面，燃料電池仍然存在短板，需要進(jìn)一步的發(fā)展。
發(fā)電原理
燃料電池用途廣泛，有利于推動(dòng)電池技術(shù)發(fā)展
燃料電池，是一種主要透過(guò)氧或其他氧化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的電池。當(dāng)燃料和空氣分別被送進(jìn)燃料電池時(shí)，電就產(chǎn)生了。從表面上看，燃料電池有著正負(fù)極和電解質(zhì)，使之看起來(lái)就像蓄電池。但實(shí)際上，它并無(wú)儲(chǔ)電功能，反而更像一個(gè)“發(fā)電廠”。
燃料電池的起源，可以回溯至19世紀(jì)30年代。1839年，英國(guó)的法官和科學(xué)家William Robert Grove 爵士做了電解水實(shí)驗(yàn)，分離出氫和氧，這被認(rèn)為是燃料電池的第一個(gè)裝置。Grove由這個(gè)實(shí)驗(yàn)聯(lián)想到，如果氫和氧產(chǎn)生反應(yīng)，就可能使電解水的過(guò)程發(fā)生逆轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生電能。
為此，他將兩條白金的帶子分別放入盛有氫和氧的密封瓶中。當(dāng)兩個(gè)瓶子被放入稀釋的硫酸溶液時(shí)，電流開(kāi)始在兩個(gè)點(diǎn)之間流動(dòng)，最終生成了水。為了提高電壓，Grove將同樣的幾個(gè)裝置進(jìn)行串聯(lián)，他把它們稱作“氣體電池”。在1889年，化學(xué)家Ludwig Mond 和Charles Langer嘗試著用工業(yè)煤氣和空氣制造實(shí)用裝置，他們將它命名為“燃料電池”，并獲得了200mA的電流密度。
雖然這種新型技術(shù)引起了各方的注意，但是人們很快發(fā)現(xiàn)，想要將燃料電池技術(shù)商業(yè)化，需要克服諸多科學(xué)技術(shù)障礙，于是對(duì)于這一技術(shù)的熱情逐漸冷卻。
到了1932年，劍橋大學(xué)工程師Francis Thomas Bacon博士在之前的基礎(chǔ)上做了多次修改，比如用廉價(jià)的鎳網(wǎng)替換白金電極，還有用不易腐蝕電極的硫酸電解質(zhì)替換堿性的氫氧化鉀。Bacon將其稱為Bacon電池，也就是世界上第一個(gè)堿性燃料電池。
此外，Allis-Chalmers公司的農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)商Harry Karl Ihrig在同一年中制造出以燃料電池為動(dòng)力的車(chē)輛。將1008塊電池連接在一起，成為了能夠產(chǎn)生15W燃料的電池組，可以為一臺(tái)20馬力的拖拉機(jī)供電。
這些發(fā)展為如今燃料電池的商業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。現(xiàn)在，燃料電池?fù)碛兄鴱V泛的用途，在軍事、空間、發(fā)電領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。早期燃料電池的應(yīng)用側(cè)重于軍事、空間等專業(yè)和千瓦級(jí)以上分散式的發(fā)電中，電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域也成為燃料電池主要的應(yīng)用方向。目前，市面上有許多采用燃料電池發(fā)電的電動(dòng)車(chē)。
此外，小型化的技術(shù)使得燃料電池被應(yīng)用于一般的消費(fèi)型電子產(chǎn)品也成為其應(yīng)用發(fā)展的方向。隨著科技的進(jìn)步，小型化的燃料電池將能夠取代現(xiàn)有的鋰電池或鎳氫電池等高價(jià)產(chǎn)品。筆記本電腦、手機(jī)、相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品均可用燃料電池作為電源，為有效地解決電子產(chǎn)品的續(xù)航問(wèn)題提供了一條新的道路。
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