为什么氧气也能用来发电

随着科学技术的发展，人类掌握发电的方法已越来越多，在我国最常见的是火力发电和水力发电。标志着时代新科技的核发电站，也已经在我国沿海地区逐一建立。除了这些主要的发电方法外，你也许还听说过风力发电、潮夕发电和地热发电，国外甚至还有利用鸟粪来发电的。在种种发电方式中，还有一种也许是你很陌生的，那就是利用氢气等燃料进行发电。

我们知道氢气能在空气中燃烧而生成水，同时放出大量的热。据测定1克氢气燃烧后可产生121.8千焦的热量，而1克无烟煤燃烧后仅释放23.2千焦的热量。如果把电极插入氢气，使氢气与氧气在电极上发生间接的化合反应，这种反应的产物虽然仍是水，但其化学能却不再转变为热能，而是利用电极的反应，在常温下把潜在的化学能转变成电能了。

化学家们最初用氧气进行常温发电的装置和方法很简单，就是取两条金属铂片，在铂片的表面涂一层铂黑，然后分别套上一根玻管，再把两根玻管作为电极一起插入盛有30%氢氧化钾溶液的烧杯里，使两条铂片的下端都浸在溶液中。然后从一个电极的上端注入氧气，另一电极则注入氢气。这时用电流表接触铂片上引出的两根导线，即能检测出电流。注有氢气的一极为负极，其中氢气通过铂电极放出电子并和溶液中的氢氧根离子结合而生成水。放出的电子通过导线流到正极，正极的氧气从铂片上获得电子，并和水作用而生成氢氧根离子。两个电极的反应加在一起，就是氢气和氧气合二而一变成了水。随着反应的进行，电子通过导线不断地从负极流向正极，从而把化学能转变为电能。由于这种发电方法和蓄电池及干电池有些相似，所用的原料又为氢气等燃料，所以这种类型的发电装置，人们又称之为燃料电池。

使用氢气的燃料电池与干电池、蓄电池相比，它的最大优点是不会产生废渣、废液和废气，从而不会造成污染。又由于燃料电池是在常温下把化学能直接转变为电能，而不像火力发电那样，得先把化学能转换为热能，再由热能做功产生动能，最后才由动能转变为电能。所以与火力发电相比，它不会造成巨大的热量损耗和其它机械运转的损耗。目前燃料电池的能量利用率可高达75%以上，要比火力发电的能量利用率高出许多。另外，燃料电池不需要一般发电方式的旋转机构，当然也不用担心有噪音污染了。

1981年4月12日，美国在佛罗里达州发射了第一架航天飞机哥伦比亚号。在这架巨大的飞机舱内有三台功率为12千瓦的发电装置，该装置就是以氧气和氧气作为原料的燃料电池。它在运转时既不冒烟也不发出声音，发电产生的水又可供宇航员饮用。因此，与其把它叫做电池，还不如说它是小型发电站来得更为恰当些。这种发电装置除了宇宙飞船外，目前还被潜水艇等采用。

除了氢气和氧气能组成燃料电池外，甲烷、乙烷、两烷等气体也能替代复气进行发电，而这些气体又可以从地下石油气中大量获得，从而降低发电的成本。另外，甲醇、乙醇等液态燃料也同样可以通过类似的电极反应而产生电流。当然，目前制作燃料电池的成本还较高，要想普及这一技术，进行更大规模的发电，还需要解决许多技术问题，还需要去攻克不少的难关。但燃料电池对能量的高利用率及较少产生三废污染的特点，无疑已经给我们描绘出一幅美好的前景。