第一篇第四十五章新型电池——燃料电池
燃料电池冲击波
早在1839年，英国人WGrove就提出了氢和氧反应可以发电的原理。但直到20世纪60年代初
，由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇
。近二三十年来，由于能源的匮乏和环境保护问题的突出，人们积极开发利用新的清洁再生
能源。燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视
。美国矿物能源部长助理西格尔说：“燃料电池技术在21世纪上半叶在技术上的冲击影
响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。”福特汽车公司经理默尔称，燃料电池必会
给汽车动力带来一场革命，燃料电池是唯一兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和积木化
特点的动力装置。预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用
。2007年燃料电池在运输方面的商业价值将达到90亿美元。
面向绿色未来的技术
戴姆勒——奔驰公司在1996年5月，在柏林向公众展示了世界上第一辆由“无废气排放”的
燃料电池为动力的轿车。在一辆实验车“NECARI”(无废气排放轿车)之后被称为“NECARⅡ
”(新电力轿车)的无污染轿车不是由普通的内燃机驱动，而是由氢与氧之间受控的反应所产
生的电力驱动。在寻求发展无废气或极低废气排放的汽车驱动系统方面，这种革命性的新车
取得了明显的突破。
“NECARⅡ”不产生任何污染物，它向空中排放的是化学纯水蒸气，不混合任何别的物质
，甚至没有二氧化碳。由于“NECARⅡ”的能源转换效率大大高于电瓶驱动的电力车，所以
是目前世界上具有最好的环境保护性能的轿车。实际上，戴姆勒——奔驰认为这种燃料电池
在大约10年内能够发展为汽油或柴油汽车的一种真正可靠的替代动力源，从而帮助减轻全球
范围内的由交通引起的环境公害。
在过去的七年中，戴姆勒——奔驰的研究人员一直致力于“NECAR”项目。通过与加拿大一
家动力系统公司合作，戴姆勒——奔驰公司在燃料电池技术方面处于领先地位，这一技术将
现有的航天领域的燃料电池技术用于公路汽车上。
其特点有：
1轻便
工作人员在研究过程中取得了重大进展，燃料电池的尺寸与重量已减少到了原设计的五分之
一，同时保持原有性能不变。
仅过两年，燃料电池系统的重量和几何尺寸就得到了优化。每千瓦动力的系统总重量从过去
的21公斤减少到6公斤。现在的动力系统小得足以放置在车内地板的活板下，而不占据整个
货物空间。
辅助部件的尺寸和重量也已减少，以至于“NECARⅡ”实际上可以提供与采用先进技术——V
级MPV的标准轿车同样大小的空间。
2宁静
V级“NECARⅡ”轿车可以乘坐六人，每小时车速可达100公里以上。气体燃料箱装满时该车
可行驶250公里以上。不仅不产生任何污染物，而且比内燃机的汽车更宁静。
3实用
“NECARⅡ”不仅更轻，而且更实用。加燃料时就如同进加油站加油一样容易。此外，在40
升满箱燃料时轿车可行驶400公里左右。
戴姆勒——奔驰决定将甲醇作为燃料是因为它最适合氢气发生，还有它所产生的效率。此外
，该公司正在研究其他不同类型燃料的应用。
4无废气排放
由于燃燃燃料电池极高的效率，“NECARⅡ”实际上是无废气排放的。此外，在转换和能量
产生
过程中都不产生氧化氯或积炭粒子。包括燃料电池、甲醇转化器和几种辅助装置在内的整个
系统都可以干净利落地装入一辆357米长的梅赛德斯——奔驰A级轿车中，这使得在未来的
汽车上大规模地使用这种有利于环保的燃料电池技术切实可行。就将燃料电池技术应用到公
路汽车这一点来说，戴姆勒——奔驰的研究者在开发最有效的电力驱动方法上领先。
燃料电池原理简介
燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。这种装置的最大特
点是由于反应过程中不涉及燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，其能量转
换率高达60%～80%，实际使用效率则是普通内燃机的2～3倍。另外，它还具有燃料多样化、
排气干净、噪音低、对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。
氢氧燃料电池装置从本质上说是水电解的一个“逆”装置。电解水过程中，通过外加电源将
水电解，产生氢和氧；而在燃料电池中，则是氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能
。燃料电池的工作原理与普通电化学电池类似，然而从实际应用来考虑，两者存在着较大的
差别。普通电池是将化学能储存在电池内部的化学物质中，当电池工作时，这些有限的物质
发生反应，将储存的化学能转变成电能，直至这些化学物质全部发生反应。对于原电池而言
，电池所放出的能量取决于电池中储存的化学物质量；对于可充电电池而言，则可以通过外
部电源进行充电，使电池工作时发生的化学反应逆向进行，得到新的活性化学物质——电池
可重新工作。因此实际上普通电池只是一个有限的电能输出和储存装置。而燃料电池则不同
，参与反应的化学物质，氢和氧，分别由燃料电池外部的单独储存系统提供，因而只要能保
证氢氧反应物的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能，从这个意义上说，燃料电池是
一个氢氧发电装置。