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人类理想的无污染能源系统。太阳内部的氢核聚变反应,它稳定地每秒向其周围空间发射3.826×1026J的辐射能。尽管地球上所获得的太阳辐射能仅有20亿分之一,但地球表面一年中仍可得到7.034×1024J的能量,这约相当于燃烧200万亿吨烟煤所发生的巨大能量。可见投射到地球上的太阳能比全世界人口所需要的能量大得多。
太阳能的主要缺点是能量密库低,且受天气和时间等因索的影响能量不稳定。因此给人类利用太阳能带来了的很大困难。由于太阳能使用的对象及其条件不同,太阳能储存的方式不同,主要有热能、生物质能、机械能、电能、化学能等方式:其中,化学能储存是利用太阳能严生的氢气而加以利用,是一种很有价值的方法,即“太阳能-氢能系统”。
为了进一步开发太阳能-氢能动力系统,必须开发先进的燃氢动力装置,以便高效、清洁地利用能源。氢在空气中燃烧中,其产物中含有会污染环境的氮氧化物;而燃料电池以氢为燃烧时,其产物仅仅是水,对环境没有影响,所以发展氢燃料电池最为理想。
太阳能-燃料电池联合使用实际上是太阳能-氢能-燃料电池-电能-用户的能量输送链。其中燃料电池起到关键作用。
德国巴伐利亚电力公司于1986年西门子公司、BMW、INTEC公司和Linde公司成立了一个巴伐利亚太阳-氢联合公司,进行为期15年的太阳一氢技术示范工程。太阳一氢技术示范工程选在巴伐利亚州的纳恩堡市。示范工程用光电池总功率为276.6kW,两个电解水槽分别为100kW和111kW,以获得氢和氧。工程采用两种燃料电池,一种是硷性燃料电池,在航天工业中广为应用。其效率高于60%,功率为7kW,每小时燃用氢气3.5m3。另一种是磷酸盐燃料电池,电池最大输出电功率80kW,热功率60 kW。
德国氢技术(H-Tech)公司推出一种太阳能一氢技术教学用的教具。整个教具由太阳能光电池组、质子交换膜电解水池、洗气瓶、质子交换膜燃料电池及电风扇组成。当阳光或电灯光照射到光电池时,产生的电流经电解池电解水而分别得到氢气和氧气,气体经洗气瓶进入质子交换膜燃料电池发电,最终驱动电风扇运行。全系统形象地再现了太阳能一氢的转换过程,其中燃料电池起了电解水制氢氧,又起到将氢氧化合成水和生成电的关键作用。 |