燃料電池(FC)是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置 。簡單地講 ， 是反應(yīng)物燃料與空氣中的氧發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而獲得電能和熱能的裝置 。能量的轉(zhuǎn)化過程為化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能和熱能 ， 形成的電能為低壓直流電能 。燃料和氧化劑分別由兩側(cè)經(jīng)過兩極 。它的工作過程相當(dāng)于電解水的逆反應(yīng)過程 ， 電極是燃料和氧化劑向電、水和能量轉(zhuǎn)化的場所 ， 燃料(以氫氣為主)在陽極上放出電子 ， 電子經(jīng)外電路傳到陰極并與氧化劑結(jié)合 ， 通過兩極之間電解質(zhì)的離子導(dǎo)體 ， 使得燃料和氧化劑分別在兩個電極/電解質(zhì)介面上進行的化學(xué)反應(yīng)構(gòu)成回路 ， 產(chǎn)生電流 。它是繼水力發(fā)電 ， 熱能發(fā)電和核能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù) 。
核能
核能是可持續(xù)發(fā)展的清潔能源 ， 已經(jīng)被公認(rèn)為是一種唯一能夠大規(guī)模取代常規(guī)能源的替代能源 。核能被列入我國能源政策之中 ， 我國的核電事業(yè)有廣闊的發(fā)展前景 ， 它將是我國實現(xiàn)國民經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)所需能源的重要支柱之一 。
從環(huán)境的角度看 ， 煤和石油的燃燒 ， 造成嚴(yán)重的環(huán)境污染 ， 我國許多城市污染濃度達到世界前列 。核能是清潔能源 ， 核電站運行不會排出CO2、SO2及粉塵 。統(tǒng)計結(jié)果表明 ， 法國因電力供應(yīng)主要依靠核能 ， 其CO2排放量只有周圍鄰國的15% 。
太陽能
與其它能源相比 ， 太陽能具有很多優(yōu)點 ， 例如:(1)地球上一年接受的太陽能總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類對能源的需求量 。(2)分布廣泛 ， 不需要開采和運輸 。(3)不存在枯竭問題 ， 可以長期使用 。(4)安全衛(wèi)生 ， 對環(huán)境無污染等 。因此太陽能必將在未來的能源結(jié)構(gòu)中占有重要的地位 ， 目前其開發(fā)利用已經(jīng)受到人們高度重視 ， 并取得較大的進展 。
在太陽能利用方面主要采用的技術(shù)有:光電轉(zhuǎn)換和光熱轉(zhuǎn)換 。在這些技術(shù)中起關(guān)鍵作用的是光電轉(zhuǎn)換材料和光熱轉(zhuǎn)換材料 。主要的光電轉(zhuǎn)換材料是硅和鍺半導(dǎo)體材料 ， 新近開發(fā)的GaAs和CdS材料可實現(xiàn)低成本制造大面積太陽能電池 ， 主要產(chǎn)品為太陽能電池板 。在歐美等發(fā)達國家已有硅太陽能電池板的定型產(chǎn)品 ， 我國由中國科學(xué)院等單位研制的硅太陽能電池板也在使用和測試中 。但目前轉(zhuǎn)換效率較低(10%~40%) ， 制造成本較高 ， 大面積使用還有許多工作要做 。主要的光熱轉(zhuǎn)換材料是光吸收材料和相變儲能材料 ， 如表面涂黑的金屬板 ， 多層光吸收和減反射膜等吸光材料 ， 無機水合鹽、氟石和金屬合金;有機石蠟、多元醇和聚乙烯等固-液和固-固相變儲能材料 。
風(fēng)能
風(fēng)能是空氣流動所產(chǎn)生的動能 。太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式 。由于太陽輻射造成地球表面各部分受熱不均勻 ， 引起大氣層中壓力分布不平衡 ， 在水平氣壓梯度的作用下 ， 空氣沿水平方向運動形成風(fēng) 。風(fēng)能資源的總儲量非常巨大 ， 一年中技術(shù)可開發(fā)的能量約5.3X10^13千瓦時 。風(fēng)能是可再生的清潔能源 ， 儲量大、分布廣 ， 但它的能量密度低（只有水能的1/800） ， 并且不穩(wěn)定 。在一定的技術(shù)條件下 ， 風(fēng)能可作為一種重要的能源得到開發(fā)利用 。風(fēng)能利用是綜合性的工程技術(shù) ， 通過風(fēng)力機將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化成機械能、電能和熱能等 。
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