第四种电力：燃料电池

    如今有一项技术，全世界各大企业每年都要投入总计数十亿美元的巨资竞相研究和开发，那就是“燃料电池”。燃料电池是利用氢和氧生成水的过程来产生电力的一种装置。

    燃料电池是一种化学电池，但是它工作时需要连续地向其供给活物质（能起反应的物质）——燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释放出的能量转变为电能输出，所以才被称为燃料电池。

    燃料电池是利用水电解逆反应的一种“发电机”。它由正、负极和夹在正、负极之间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，现在正发展为直接使用固体的电解质，在工作时，向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气）。氢在负极分解成正离子氢（Ｈ＋）和电子e-，氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水电解反应的逆过程。利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为“发电机”。

    燃料电池具有两大优点：一是发电效率高达40～60％，如果组成联合供电供热系统充分利用余热，则整个系统的效率可高达80％；二是在发电中不产生氮和硫的氧化物，用这种方式发电对保护环境具有重大意义。

    燃料电池与其他发电方式相比，有独到的特点：第一，它是静止型直接发电，不像火力发电那样先把燃料的化学能变成热能，再变成机械能，最后才转换为电能，而是直接变成电能，不存在汽轮机、发电机等机械系统，也不存在零部件的疲劳、磨损等问题，大大增加了运行可靠性。因为它是静止地工作，无噪声，无振动，可以直接安装在大楼内工作，所以省去了远距离的输送线路；第二，它是由许多单元组成模块而工作的，首先用两片电极夹住一片电解质板组成一个单元，然后由上百个这种独立的单元堆叠在一起组成一个燃料电池组，再把许多燃料电池组集合在一起便形成一个发电站。其发电效率同发电站的规模大小无关，只取决于每个独立单元的发电效率，因而尽管是小规模的发电站也具有较高的发电效率；第三，灵活性大，适应性强。作为燃料电池的燃料，并不是直接向它供给氢，而是供给各种碳氢化合物，除可供液化石油气、沼气之外，还可以供给甲醇、煤油和粗汽油等。

    燃料电池一旦得到普遍应用，那么，我们现在这个使用着终归会消耗殆尽的化石燃料的社会便将步入一个使用氢能源的新型社会，而这种氢能源，实际上永远也不会枯竭。可以毫不夸张地说，燃料电池即将引发自工业革命以来的又一次大变革。

    燃料电池将极大地改变我们的生活。将来，手机和笔记本电脑上所使用的电池全都会换成燃料电池。各家各户都安装有一套燃料电池，提供全家生活所需要的全部电力。所有的汽车全都配备了燃料电池，再也不必担心石油价格暴涨，只需使用可再生的天然能源所生产的氢气就可以随意行驶。世界上一切动力机所使用的电力，大概都可以从燃料电池获得。