◆UFO-123◆活动帖

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　光的基本知识
　　光是能量的一种形式是由原子释放出来的。它是由许多微小类似粒子的小团组成的，这些类似粒子的东西有能量和动量但没有质量。这些粒子叫做可见光子，是光的最基本单位。当电子受到激发的时候原子就会释放出可见光子。如果你已经知道原子是如何工作的话，那你也就知道电子是围着原子核走来走去的负极电荷粒子。原子的电子有着不同等级的能量，主要取决几个因素，包括它们的速度和离原子核的距离。电子不同的能量等级占有不同的轨函数和轨道。通常来说，有着大能量的电子就会离原子核更远当原子得到或失去能量的时候，是以电子移动表示变化。当有某些东西将能量传到原子的时候---以热量为例子-电子可以暂时被推进到一个更高的轨道（远离原子核）。电子只是在这一轨道位置停留极短时间：几乎马上就被退回到原子核，到达它的原始轨道上。这时电子就以光子的形式放出额外的能量。发光的波长取决于有多少能量被释放出来，这也就取决于电子所在的轨道位置。因此，不同类的原子就会释放出不同类的可见光子。换句话说就是光的颜色是由受激发的原子种类决定。
　　灯泡的结构非常简单。在它的底部有两个金属接触点，是用来连接电的。金属接触点有两条接触到一个薄金属灯丝的线。灯丝坐落在灯泡的中央，由一个玻璃支撑住的。线和灯丝都包在充满惰性气体的玻璃灯泡的里面，通常都是氩惰性气体当灯泡连上电源的时候，电流就会从其中一个接触点流到另一个接触点然后再流到线和灯丝。实心导体线电流中的大量自由电子从负极带电区移动到正极带电区。在振动原子的跳跃电子可能暂时被推到一个更高的能量位置。当它们落回原始正常位置时候，电子就会以光子形式释放出额外能量。金属原子释放大部分的红外线可见光子，人们的眼睛是可以看见的。但如果它们被加热到大约4000华氏温度的时候灯泡就会发出大量的可见光。几乎在所有的白炽灯泡都用到钨，因为它是最理想的灯丝材料。金属必须要加热到极高的温度才会发出有用可见光。实际上大多数金属在达到这个温度之前都会熔化了，而钨丝却有着不寻常的高熔化温度。但钨丝在这么高的温度时会起火，如果在条件允许下，两种化学物之间就会产生反应而引起燃烧，灯泡里的灯丝是由一个密封，无氧空间覆盖来防止燃烧。把灯泡里的空气都吸出来创造一个接近真空的状态--就是说里面没有任何物质。由于几乎没有任何气体特物质在里面，所以物质就不会燃烧。这个方法存在一个问题就是钨原子蒸发作用。在这么高的温度里，在一个真空灯泡里，自由钨原子以直线射出。随着越来越多的原子蒸发，灯丝就开始衰变并且玻璃开始变黑。这大大减少了灯泡的寿命。

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　在现代灯泡里使用了惰性气体通常是氩气，这大大减少了钨的这种损失。当一个钨原子蒸发，它就会和一个氩原子碰撞并且由于惰性气体通常都不和其它元素反应，所以就没有了燃烧反应。便宜和容易使用，灯泡已经证明了一个巨大成功。灯泡仍然是室内最受欢迎的照明选择。但它最终还是会让位给更先进的技术，因为不够节能。白炽灯泡所发出的大多数能量都是带热红外线可见光子方式发出--产生的光大约只有10%是可见光谱。这浪费了很多电力。暖光源，比如荧光灯和LED灯，它们并不浪费大理能量产生热并且发出大部分可见光。因此，它们会慢慢地取代灯泡。

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[编辑本段]灯泡的种类
　　 一、钨丝灯泡
　　广泛被人使用的一种光源，它能散发出温暖晕黄的光线，是我们大多数人所认为的灯泡。它的价格便宜，因此，钨丝灯泡也具有多变的式样以搭配不同的灯具。然而，钨丝灯泡的寿命并不长久，也不省电，它还会发出不低的温度，所以不可以距离纸张、纺织品或朔胶制品太近。
　　 二、钨丝卤素灯泡
　　泡的寿命比一般的钨丝灯泡来得长久，不过售价也比较昂贵。钨丝卤素灯所产生的光线索也比普通的钨丝灯泡要白得更贴近自然光。
　　这灯卤素灯有两咱样式：高伏特数型，它通常只用于朝天灯上；另一种是低伏特数型，多用于向下照明的投射灯。两种灯泡都可以设整光线。
　　可调整光线强度的卤素朝天灯对一般家庭而言显得特实用，因为这些灯具造型流畅，光线向上投射至天花板或墙面后再反射下来，照明效果柔和。卤至少灯泡较小而且也较为省电，所以经常被使用于聚光灯，成向上或向下投射光线的灯具。
　　卤素灯的一个最主要的优点是：最大的光线能量竟可以从小若针头的灯丝中散发出来。因此，灯具的造型可以变得非常流畅、迷你，节省出更多的空间。
　　因为它很省电，所以卤素灯泡被广泛运用在商店的照明设备中——你可以从那些微小闪烁的灯泡中辨视出它们。

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三、荧光灯管
　　 它所散发来的光线比钨丝灯泡来得冷、粗糙而带青色，但是灯管却非常省电，也很耐用，因此是右面常经济实惠的选择。它们在最近也有了许多改良，可造用于较小的灯具中。此外，这些改良后的灯管所产生的光线也比旧型的温暖，所以成为厨房与工作室的最佳选择。但总括来说，这种灯管对于家中气氛的宫造是有帮助的。
　　 四、金属卤素灯泡
　　 这是最近研发制造出来的光源，不但售价便宜，而且也不会破坏屋里的色调。它最常被使用于花园这种需要高亮度的地方。因为内含钠的成分，会散发出淡橘色的光芒。现在，最广泛使用金属卤素灯的地方便是街灯，其省电的优点是最主要的考虑因素。但是也渐渐有人将它们运用在室内的照明中。

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电池 diànchí
　　[cell;battery] 传统电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。

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[编辑本段]电池简介
　　电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时，电池非静电力（化学力）所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质，与电池的大小无关。电池所能输出的总电荷量为电池的容量，通常用安培小时作单位。在电池反应中，1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。电池的实际比能量要比理论比能量小。因为电池中的反应物并不全按电池反应进行，同时电池内阻也要引起电动势降，因此常把比能量高的电池称做高能电池。电池的面积越大，其内阻越小。
　　电池的能量储存有限，电池所能输出的总电荷量叫做它的容量，通常用安培小时作单位，它也是电池的一个性能参数。电池的容量与电极物质的数量有关，即与电极的体积有关。
　　实用的化学电池可以分成两个基本类型：原电池与蓄电池[1]。原电池制成后即可以产生电流，但在放电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，使用前须先进行充电，充电后可放电使用，放电完毕后还可以充电再用。蓄电池充电时，电能转换成化学能；放电时，化学能转换成电能的。

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[编辑本段]电池的发展史
　　在古代，人类有可能已经不断地在研究和测试“电”这种东西了。一个被认为有数千年历史的粘土瓶在1932年于伊拉克的巴格达附近被发现。它有一根插在铜制圆筒里的铁条－可能是用来储存静电用的，然而瓶子的秘密可能永远无法被揭晓。
　　不管制造这个粘土瓶的祖先是否知道有关静电的事情，但可以确定的是古希腊人绝对知道。他们晓得如果摩擦一块琥珀，就能吸引轻的物体。亚里斯多德(Aristotle)也知道有磁石这种东西，它是一种具有强大磁力能吸引铁和金属的矿石。
　　1780年，意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而只用一种金属器械去触动青蛙，却并无此种反就。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为“生物电”。伽伐尼于1791年将此实验结果写成论文，公布于学术界。
　　伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣，他们竞相重复枷伐尼的实验，企图找到一种产生电流的方法，意大利物理学家伏特在多次实验后认为：伽伐尼的“生物电”之说并不正确，青蛙的肌肉之所以能产生电流，大概是肌肉中某种液体在起作用。为了论证自己的观点，伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现，这两种金属片中，只要有一种与溶液发生了化学反应，金属片之间就能够产生电流。
　　1799年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。它成为早期电学实验，电报机的电力来源。

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　意大利物理学家伏特就多次重复了伽伐尼的实验。作为物理学家，他的注意点主要集中在那两根金属上，而不在青蛙的神经上。对于伽伐尼发现的蛙腿抽搐的现象，他想这可能与电有关，但是他认为青蛙的肌肉和神经中是不存在电的，他推想电的流动可能是由两种不同的金属相互接触产生的，与金属是否接触活动的或死的动物无关。实验证明，只要在两种金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的（甚至只要是湿和）硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西（他认为这是使实验成功所必须的），并用金属线把两个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这就说明电并不是从蛙的组织中产生的，蛙腿的作用只不过相当于一个非常灵敏的验电器而已。

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1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌─铜电池，又称“丹尼尔电池”。此后，又陆续有去极化效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。但是，这些电池都存在电压随使用时间延长而下降的问题。
　　1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。这种电池的独特之处是，当电池使用一段使电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”。
　　然而，无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体，因此搬运很不方便，特别是蓄电池所用液体是硫酸，在挪动时很危险。

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也是在1860年，法国的雷克兰士(GeorgeLeclanche)还发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。它的负极是锌和汞的合金棒(锌－伏特原型电池的负极，经证明是作为负极材料的最佳金属之一)，而它的正极是以一个多孔的杯子盛装着碾碎的二氧化锰和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极杯都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中。此系统被称为“湿电池”。雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜，所以一直到1880年才被改进的“干电池”取代。负极被改进成锌罐（即电池的外壳），电解液变为糊状而非液体，基本上这就是现在我们所熟知的碳锌电池。
　　1887年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。

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1887年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。
　　1890年Thomas Edison 发明可充电的铁镍电池
　　1896年在美国批量生产干电池
　　1896年发明D型电池.
　　1899年Waldmar Jungner 发明镍镉电池.
　　1910年可充电的铁镍电池商业化生产
　　1911年我国建厂生产干电池和铅酸蓄电池（上海交通部电池厂）
　　1914年Thomas Edison 发明碱性电池.
　　1934年Schlecht and Akermann 发明镍镉电池烧结极板.
　　1947年Neumann 开发出密封镍镉电池.
　　1949年Lew Urry (Energizer) 开发出小型碱性电池.
　　1954年Gerald Pearson, Calvin Fuller and Daryl Chapin 开发出太阳能电池.
　　1956年Energizer.制造第一个9伏电池
　　1956年我国建设第一个镍镉电池工厂（风云器材厂（755厂））
　　1960前后Union Carbide.商业化生产碱性电池，我国开始研究碱性电池（西安庆华厂等三 家合作研发）
　　1970前后出现免维护铅酸电池.
　　1970前后一次锂电池实用化.
　　1976年Philips Research的科学家发明镍氢电池.
　　1980前后开发出稳定的用于镍氢电池的合金.
　　1983年我国开始研究镍氢电池（南开大学）
　　1987年我国改进镍镉电池工艺，采用发泡镍，电池容量提升40％
　　1987前我国商业化生产一次锂电池
　　1989年我国镍氢电池研究列入国家计划
　　1990前出现角型（口香糖型）电池，
　　1990前后镍氢电池商业化生产.
　　1991年Sony.可充电锂离子电池商业化生产
　　1992年Karl Kordesch, Josef Gsellmann and Klaus Tomantschger 取得碱性充电电池 专利
　　1992年Battery Technologies, Inc.生产碱性充电电池
　　1995年我国镍氢电池商业化生产初具规模
　　1999年可充电锂聚合物电池商业化生产
　　2000年我国锂离子电池商业化生产
　　2000后燃料电池，太阳能电池成为全世界瞩目的新能源发展问题的焦点

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[编辑本段]电池的原理
　　在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。当外电路断开时，两极之间虽然有电位差(开路电压)，但没有电流，存储在电池中的化学能并不转换为电能。当外电路闭合时，在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。同时在电池内部，由于电解质中不存在自由电子，电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应，以及反应物和反应产物的物质迁移。电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成。因此，电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。充电时，电池内部的传电和传质过程的方向恰与放电相反；电极反应必须是可逆的，才能保证反方向传质与传电过程的正常进行。因此，电极反应可逆是构成蓄电池的必要条件。为吉布斯反应自由能增量(焦)；F为法拉第常数＝96500库＝26.8安·小时；n为电池反应的当量数。这是电池电动势与电池反应之间的基本热力学关系式，也是计算电池能量转换效率的基本热力学方程式。实际上，当电流流过电极时，电极电势都要偏离热力学平衡的电极电势，这种现象称为极化。电流密度（单位电极面积上通过的电流）越大，极化越严重。极化现象是造成电池能量损失的重要原因之一。极化的原因有三：①由电池中各部分电阻造成的极化称为欧姆极化；②由电极－电解质界面层中电荷传递过程的阻滞造成的极化称为活化极化；③由电极－电解质界面层中传质过程迟缓而造成的极化称为浓差极化。减小极化的方法是增大电极反应面积、减小电流密度、提高反应温度以及改善电极表面的催化活性。

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[编辑本段]电池主要性能参数
　　电池的主要性能包括电动势、额定容量、额定电压、开路电压、内阻、充放电速率、阻抗、寿命和自放电率。
　　
电动势

　　
　　电动势是两个电极的平衡电极电位之差，以铅酸蓄电池为例，E=Ф+0-Ф-0+RT/F*In(αH2SO4/αH2O)。
　　其中：E—电动势
　　Ф+0—正极标准电极电位，其值为1.690
　　Ф-0—负极标准电极电位，其值为-0.356
　　R—通用气体常数，其值为8.314
　　T—温度，与电池所处温度有关
　　F—法拉第常数，其值为96500
　　αH2SO4—硫酸的活度，与硫酸浓度有关
　　αH2O—水的活度，与硫酸浓度有关
　　从上式中可看出，铅酸蓄电池的标准电动势为1.690-（-0.0.356）=2.046V，因此蓄电池的标称电压为2V。铅酸蓄电池的电动势与温度及硫酸浓度有关。

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额定容量

　　
　　在设计规定的条件（如温度、放电率、终止电压等）下，电池应能放出的最低容量，单位为安培小时，以符号C表示。容量受放电率的影响较大，所以常在字母C的右下角以阿拉伯数字标明放电率，如C20=50，表明在20时率下的容量为50安·小时。电池的理论容量可根据电池反应式中电极活性物质的用量和按法拉第定律计算的活性物质的电化学当量精确求出。由于电池中可能发生的副反应以及设计时的特殊需要，电池的实际容量往往低于理论容量。
　　
额定电压

　　
　　电池在常温下的典型工作电压，又称标称电压。它是选用不同种类电池时的参考。电池的实际工作电压随不同使用条件而异。电池的开路电压等于正、负电极的平衡电极电势之差。它只与电极活性物质的种类有关，而与活性物质的数量无关。电池电压本质上是直流电压，但在某些特殊条件下，电极反应所引起的金属晶体或某些成相膜的相变会造成电压的微小波动，这种现象称为噪声。波动的幅度很小但频率范围很宽，故可与电路中自激噪声相区别。
　　
开路电压

　　
　　电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池在断路时（即没有电流通过两极时）电池的正极电极电势与负极的电极电势之差。电池的开路电压用V开表示，即V开=Ф+-Ф-，其中Ф+、Ф-分别为电池的正负极电极电位。电池的开路电压，一般均小于它的电动势。这是因为电池的两极在电解液溶液中所建立的电极电位，通常并非平衡电极电位，而是稳定电极电位。一般可近似认为电池的开路电压就是电池的电动势。
　　

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内阻

　　
　　电池的内阻是指电流通过电池内部时受到的阻力。它包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。由于内阻的存在，电池的工作电压总是小于电池的电动势<IMG src="http://t12.baidu.com/it/u=2325898283,3451946212&fm=0&gp=10.jpg" name=pn19>或开路电压。电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化（逐渐变大），这是因为活性物质的组成，电解液的浓度和温度都在不断的改变。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系。常随电流密度增大而增加。
　　内阻是决定电池性能的一个重要指标，它直接影响电池的工作电压，工作电流，输出的能量和功率，对于电池来说，其内阻越小越好。
　　
充放电速率

　　
　　有时率和倍率两种表示法。时率是以充放电时间表示的充放电速率，数值上等于电池的额定容量(安·小时)除以规定的充放电电流（安）所得的小时数。倍率是充放电速率的另一种表示法，其数值为时率的倒数。原电池的放电速率是以经某一固定电阻放电到终止电压的时间来表示。放电速率对电池性能的影响较大。

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阻抗

　　
　　电池内具有很大的电极-电解质界面面积，故可将电池等效为一大电容与小电阻、电感的串联回路。但实际情况复杂得多，尤其是电池的阻抗随时间和直流电平而变化，所测得的阻抗只对具体的测量状态有效。
　　
寿命

　　
　　储存寿命指从电池制成到开始使用之间允许存放的最长时间，以年为单位。包括储存期和使用期在内的总期限称电池的有效期。储存电池的寿命有干储存寿命和湿储存寿命之分。循环寿命是蓄电池在满足规定条件下所能达到的最大充放电循环次数。在规定循环寿命时必须同时规定充放电循环试验的制度，包括充放电速率、放电深度和环境温度范围等。

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自放电率

　　
　　电池在存放过程中电容量自行损失的速率。用单位储存时间内自放电损失的容量占储存前容量的百分数表示。
[编辑本段]化学电池
　　化学电池，是指通过电化学反应，把正极、负极活性物质的化学能，转化为电能的一类装置。经过长期的研究、发展，化学电池迎来了品种繁多，应用广泛的局面。大到一座建筑方能容纳得下的巨大装置，小到以毫米计的品种。无时无刻不在为我们的美好生活服务。现代电子技术的发展，对化学电池提出了很高的要求。每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。现代社会的人们，每天的日常生活中，越来越离不开化学电池了。现在世界上很多电化学科学家，把兴趣集中在做为电动汽车动力的化学电池领域。

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　干电池和液体电池
　　干电池和液体电池的区分仅限于早期电池发展的那段时期。最早的电池由装满电解液的玻璃容器和两个电极组成。后来推出了以糊状电解液为基础的电池，也称做干电池。
　　现在仍然有“液体”电池。一般是体积非常庞大的品种。如那些做为不间断电源的大型固定型铅酸蓄电池或与太阳能电池配套使用的铅酸蓄电池。对于移动设备，有些使用的是全密封，免维护的铅酸蓄电池，这类电池已经成功使用了许多年，其中的电解液硫酸是由硅凝胶固定或被玻璃纤维隔板吸付的。
　　一次性电池和可充电电池
　　一次性电池俗称“用完即弃”电池，因为它们的电量耗尽后，无法再充电使用，只能丢弃。常见的一次性电池包括碱锰电池、锌锰电池、锂电池、锌电池、锌空电池、锌汞电池、水银电池、氢氧电池和镁锰电池。
　　可充电电池按制作材料和工艺上的不同，常见的有铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池。其优点是循环寿命长，它们可全充放电200多次，有些可充电电池的负荷力要比大部分一次性电池高。普通镍镉、镍氢电池使用中，特有的记忆效应，造成使用上的不便，常常引起提前失效。

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　电池的理论充电时间
　　电池的理论充电时间：电池的电量除以充电器的输出电流。
　　例如：以一块电量为800MAH的电池为例，充电器的输出电流为500MA那么充电时间就等于800MAH/500MA=1.6小时，当充电器显示充电完成后，最好还要给电池大约半个小时左右的补电时间。
　　燃料电池
　　燃料电池是一种将燃料的化学能透过电化学反应直接转化成电能的装置燃料电池是利用氢气在阳极进行的是氧化反应，将氢气氧化成氢离子，而氧气在阴极进行还原反应，与由阳极传来的氢离子结合生成水。氧化还原反应过程中就可以产生电流。燃料电池的技术包括了出现碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固态氧化物燃料电池（SOFC），以及直接甲醇燃料电池（DMFC）等，而其中，利用甲醇氧化反应作为正极反应的燃料电池技术，更是被业界所看好而积极发展。

暗夜

科普老师还没来啊