形形色色的现代电池_教学参考-查字典物理网

在电池的大家族中，有许多成员。尽管种类繁多，但总的说来，可以分为化学电池和物理电池两大类。化学电池主要包括干电池、蓄电池、燃料电池、微生物电池、金属—空气电池等等；物理电池有太阳能电池和放射性同位素电池两种。

也许同学们在电视或科学画报上看见过宇航员在宇宙飞船里喝水的情景。但你能想到宇航员喝的水，是由一种特殊的电池提供的吗？这种电池就是燃料电池。

我们知道，一般电池由正极、负极和电解液三部分构成。燃料电池也是如此。通常燃料电池以氢、甲醇、甲烷、甲醛作燃料，用氧气、空气、双氧水作氧化剂。燃料和氧化剂通过催化剂的作用，在两个电极上分别发生氧化和还原反应。如果在飞船上采用氢氧燃料电池，氢就会在电极上氧化生成水，供宇航员饮用，从而大大减少飞船携带水的数量。可见，燃料电池既提供电能又提供饮水，真是一举两得。

燃料电池与其他电池或一般发电方式比较，它最大的特点就是效率高，一般可达60～80％。此外，它无噪声、少污染；因为燃料和氧化剂都是从电池的外面连续地往里输送，故它不需要充电再生；它的功率范围大，可以从几十毫瓦到几万千瓦。因此，燃料电池现在已被广泛地应用到宇宙航行的通信设备、潜艇以及无人照顾的场合，像航标、气象站等地方。

放射性同位素能放出各种射线，如α、β、γ射线，并放出大量的热量。人们把这种热能转变成电能；或把射线作用于某些物质转变成荧光，再使荧光作用于硅光电池产生电流，这样就做成了放射性同位素电池，即核电池。

核电池的可靠性很高，工作寿命可达5～10年。目前人们正在设计能工作15～20年的核电池。同时核电池还可以在很大的温度范围和恶劣的环境中工作。例如，它不怕月球表面127℃～183℃巨大的温度变化，也不怕深海下的高压和腐蚀。正因为如此，人造五星、空间探测器，以及高寒山区、远海孤岛等地方，核电池倍受青睐。

在密闭的宇宙飞舱里，必须处理宇航员排出的尿。美国为此设计了一个巧妙的方案：用一种芽孢杆菌来处理人尿。生产出氨气；氨作为电极活性物质在铂电极上发生电极反应。这样就构成了微生物电池，亦称生物化学电池。一个人一天排出的尿，可获得47瓦的电力。这样既处理了尿液，又获得了电，在宇宙飞行中，又是一个两全其美的成果。

近几年来，日本研制成功一种比纸还薄的超薄电池，为电子计算机及电子手表的微型化开辟了美好的前景。这种电池的大小为4毫米²，厚度仅0．034毫米，大约是头发直径的一半左右。超薄电池可以重复充放电达两千次，每次充电后可使用200～300小时，而且提供的电压基本稳定在2．5伏。它可贴在太阳能电池的里层，白天利用太阳能电池充电，晚上向太阳能电池放电，可以说是一种“永久性”的电池。

随着电子化技术的发展，研制体积更小、寿命更长、适应性更强、能量更大的电池，是今后的重要课题。

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