燃料电池和石墨烯电池等技术的解析

　　电池是将化学反应产生的能量直接转换为电能的一种装作。具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小，并且结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，性能稳定可靠的特点，给现代社会生活带来很多便利。

　　1800年，意大利科学家伏打（Volta）将不同的金属与电解液接触做成Volta堆，被认为是人类历史上第一套电源装置。人类先后发明了铅酸蓄电池、以NH4Cl为电解液的锌—二氧化锰干电池、镉-镍电池、铁-镍蓄、碱性锌锰电池和锂离子电池等。随着研究不断深入，近年不断出现新型电池。

　　| 燃料电池

　　燃料电池（Fuel Cell）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”。

　　氢-氧燃料电池反应原理，是电解水的逆过程。

　　电极应为：

　　负极：H2 +2OH-→2H2O+2e-

　　正极：1/2O2+ H2O 2e-→2OH-

　　电池反应：H2+ 1/2O2==H2O

　　燃料电池涉及化学热力学、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，只有燃料电池本体还不能工作，必须有一套相应的辅助系统，包括反应剂供给系统、排热系统、排水系统、电性能控制系统及安全装置等。

　　燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能，没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，避免中间转换的能量损失，因而能量转换效率比较高。火力发电和核电的效率大约在30%～40%，而燃料电池电能转换效率能达到45%～60%。另外，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，安装地点灵活，十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电站，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适。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。

　　| 石墨烯电池

　　石墨烯电池，是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间能快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。

　　石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于目前已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。