燃料电池(FC)是将化学能直接转化为电能的电化学装置。简单地讲,是反应物燃料与空气中的氧发生电化学反应而获得电能和热能的装置。能量的转化过程为化学能直接转化成电能和热能,形成的电能为低压直流电能。燃料和氧化剂分别由两侧经过两极。它的工作过程相当于电解水的逆反应过程,电极是燃料和氧化剂向电、水和能量转化的场所,燃料(以氢气为主)在阳极上放出电子,电子经外电路传到阴极并与氧化剂结合,通过两极之间电解质的离子导体,使得燃料和氧化剂分别在两个电极/电解质介面上进行的化学反应构成回路,产生电流。它是继水力发电,热能发电和核能发电之后的第四种发电技术。
核能
核能是可持续发展的清洁能源,已经被公认为是一种唯一能够大规模取代常规能源的替代能源。核能被列入我国能源政策之中,我国的核电事业有广阔的发展前景,它将是我国实现国民经济发展战略目标所需能源的重要支柱之一。
从环境的角度看,煤和石油的燃烧,造成严重的环境污染,我国许多城市污染浓度达到世界前列。核能是清洁能源,核电站运行不会排出CO2、SO2及粉尘。统计结果表明,法国因电力供应主要依靠核能,其CO2排放量只有周围邻国的15%。
太阳能
与其它能源相比,太阳能具有很多优点,例如:(1)地球上一年接受的太阳能总量远远大于人类对能源的需求量。(2)分布广泛,不需要开采和运输。(3)不存在枯竭问题,可以长期使用。(4)安全卫生,对环境无污染等。因此太阳能必将在未来的能源结构中占有重要的地位,目前其开发利用已经受到人们高度重视,并取得较大的进展。
在太阳能利用方面主要采用的技术有:光电转换和光热转换。在这些技术中起关键作用的是光电转换材料和光热转换材料。主要的光电转换材料是硅和锗半导体材料,新近开发的GaAs和CdS材料可实现低成本制造大面积太阳能电池,主要产品为太阳能电池板。在欧美等发达国家已有硅太阳能电池板的定型产品,我国由中国科学院等单位研制的硅太阳能电池板也在使用和测试中。但目前转换效率较低(10%~40%),制造成本较高,大面积使用还有许多工作要做。主要的光热转换材料是光吸收材料和相变储能材料,如表面涂黑的金属板,多层光吸收和减反射膜等吸光材料,无机水合盐、氟石和金属合金;有机石蜡、多元醇和聚乙烯等固-液和固-固相变储能材料。
风能