第九章 化學(xué)與社會發(fā)展(滬教)
4.引導(dǎo)學(xué)生分析每天自己家中的廢棄物,從而聯(lián)想每天整個社區(qū)的固體廢棄物,討論了解這些廢棄物將造成的危害;通過討論“為什么垃圾是放錯地方的資源”,知道一般垃圾的回收處理方法和意義。
[參考資料]
一、燃料電池
燃料電池與常規(guī)化學(xué)電源的顯著區(qū)別是:常規(guī)化學(xué)電源的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部,這些物質(zhì)耗盡后電池就不能再提供電能;而燃料電池所需的燃料和氧化劑貯存在電池外部的容器中,只要連續(xù)向電池供給燃料和氧化劑,它就可以不斷地輸出電能。
我們知道水電解以后,可以生成氫和氧,其逆反應(yīng)則是氫和氧化合生成水。燃料電池正是利用水電解及其逆反應(yīng)獲得電能的裝置。以天然氣、石油、甲醇、煤等原料為燃料制造氫氣,然后與空氣中的氧反應(yīng),便可以輕易地得到需要的電能。
燃料電池主要由燃料電極和氧化劑電極及電解質(zhì)組成,加速燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的催化劑是電催化劑。作為燃料電極的電催化劑有過渡金屬和貴金屬鉑、鈀、釕、鎳等。作氧電極用的電催化劑有銀、金、汞等。常用的燃料有氫氣、甲醇、肼、液氨、烴類和天然氣。氧化劑一般用空氣或純氧氣,也有用過氧化氫水溶液的。航天用的燃料電池,大部分用氫或肼作燃料。由電催化劑和防水劑組成的燃料電極和氧電極形成正、負(fù)兩極,正、負(fù)兩極之間用電解質(zhì)(堿溶液或酸溶液)隔開,燃料和氧化劑分別通入兩個電極,在電催化劑的催化作用下,同電解質(zhì)一道發(fā)生氧化還原反應(yīng),反應(yīng)中產(chǎn)生的電子由導(dǎo)線引出,這樣就產(chǎn)生電流。迄今為止,在所有電池中效率最高的是堿性燃料電池,它是燃料電池家族中的第一代,發(fā)電效率達(dá)70%,曾成功地應(yīng)用于載人宇宙飛行中,但成本昂貴;磷酸型燃料電池是燃料電池的第二代,無論是技術(shù)方面還是實(shí)用方面,都非常引人注目,80年代中期這種電站開始試運(yùn)行;熔融碳酸型(mcfc)電池是燃料電池的第三代產(chǎn)品,與主要用于小規(guī)模發(fā)電的磷酸型相比,mcfc可稱得上是大容量發(fā)電燃料電池(可達(dá)2萬千瓦);在未來社會中更受人注目的是第四代燃料電池,即固體電解質(zhì)型燃料電池(sofc),它是以氧化鋯等固體為電解質(zhì)的,它不僅在性能方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于磷酸型電池和mcfc,而且,由于它的電解質(zhì)是固體,免去了腐蝕和溢漏的危險。燃料電池家族中的第五代是聚合物電解質(zhì)型薄膜燃料電池(pemfc)。要將氫能用于汽車、飛機(jī),就非得借助pemfc不可。最近在燃料電池的行列中,又出現(xiàn)了一位新秀,它就是生物燃料電池。一般燃料電池的催化劑都用貴金屬,從細(xì)菌細(xì)胞中,提煉出一種叫做甲醇脫氫酶的生物催化劑,可以加速氫氣的釋放,從而加快電子從甲醇中脫出的速度。
燃料電池的規(guī)模和用途可隨意選擇,大到可以代替大中型的火力發(fā)電廠,小到可以在醫(yī)院、旅館和特殊部門等特別場合中使用。燃料電池的綜合效率高(發(fā)電效率可高達(dá)40%-60%,綜合利用率可達(dá)80%)、對環(huán)境影響極小,因此它被認(rèn)為是繼火力、水力和原子力之后的第四大發(fā)電體系。
二、綠色的能源——太陽能
太陽是個巨大的能源,它不斷向外輻射能量。由于直接利用太陽能不會污染環(huán)境,因此,它是很有開發(fā)價值的能源,現(xiàn)在正進(jìn)一步研究如何開發(fā)利用這一無污染且用之不竭的新能源。目前,太陽能可通過四個渠道被人類利用: