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奥林巴斯显微镜氢燃料电池基础知识

2015-01-16  发布者:admin 

燃料电池被设计成利用一个催化剂,如铂,氢气和氧气的混合物转化到水中。 这种化学反应的重要副产物是当氢分子相互作用(通过氧化)与阳极以产生质子和电子产生的电力。 这种互动式的教程探讨了燃料电池操作的主要步骤。

教程初始化与具有由阴极,阳极分离氢气和氧气输入室的氢燃料电池,和电解质。 当氢分子(由红球表示)遇到的阳极,它们被离子化以产生带正电的质子和两个电子(绿球)每分子。 注意,尽管两个独立的红色氢球体表示在教程氢的单分子,在现实中,氢的分子中含有共享一个共价键两个单独的氢原子。 通过氢的氧化反应中产生的电子被用于提供电流,一个灯泡,并流入阴极,他们减少氧气(蓝色球)和氢的组合成水,从而完成了反应。 Applet速度滑块可以用于增加或减少事件的速度的教程。

虽然太阳能在一个取之不尽用之不竭的可在没有成本的存在(是无污染),光来自太阳的能量转换与众多问题,严重限制了有效的应用程序相关联。 最可取的情况是设计将太阳能转换成一个紧凑的和便携的形式,可以容易地运输到遥远的位置的机制。 许多研究工作的目的是使用集中的太阳能以实现需要驱动各种化学反应的高温下,通常使用化学催化剂,以产生可容易地储存和运输气体燃料的不同组合。 一些可能性是有希望的,但大多数专家在能量转换领域认同的最终燃料从太阳能转换衍生为氢。

氢作为燃料的吸引力是巨大的。 分子氢从宇宙中最轻的元素制成,并且可以很容易地储存和运输。 此外,氢气可以来自水与分子氧作为唯一的副产物。 当氢气燃烧时,它与氧结合在空气中,以再次形成水,由此再生原料。 最重要的是,释放能量以可用形式在整个循环过程中,没有任何中间步骤产生显著量的污染物。 只要太阳继续产生它的光能量,氢供给是无穷无尽的。 目前,氢主要被用作火箭燃料(以催化燃料电池的形式示于图1),并作为许多工业化学过程的一个组成部分。 然而,很容易实现的修改,最小的元素能够满足所有人类的电力和运输要求。

虽然氢可以直接从水来制备,需要某种形式的能量输入来进行从氧气中分离。 驱动该反应的一种方法是使用一个电流中的处理被称为电解 ,并且太阳光能够用来产生电力的方法。 电解涉及其中电流通过电极对浸入水中通过产生氢气和氧气的气体在相对的电极的氧化还原反应。 氢产生另一种可能的途径是将太阳光集中在足够高的温度,以致使水的热分解成其氧和氢组成,然后可以分离。(奥林巴斯显微镜)

最终,分解水的更复杂的装置,使利用氢的是可取的。 从其中分离可能实现的一种技术是通过类似于用于由植物和细菌的光合作用过程的化学反应的方式来利用太阳的能量。 当它们暴露在阳光下,绿色含叶绿素植物不断分裂水分子,释放出氧和氢结合与二氧化碳以形成糖。 如果此第一部分中,或类似的过程中,可以被复制,氢的无限供应将是可用的,由太阳能驱动的输入。

甲显著努力集中在人工光,这在一个基本水平,可以被描述为光诱导电荷分离在分子定义的接口的发展。 之一的本研究的预期目标是光控酶和甚至分子尺度电子装置,它包括电荷载体在响应中传送到光及化学活性的发展。 这种研究的另一个目的是在生物技术生产的,如酶和色素物质。 在最近几年,降解油细菌和类似的生物已被用来清理泄漏。 目前,科学家们正在试图完善使用活和生长在太阳能用于各种生物修复目的,如清理污染的水供应的生物体的方法。

在一定条件下,藻类可以诱导在特定阶段关掉他们的正常光合序列并产生显著量的氢。 通过防止细胞从燃烧的燃料储存在通常的方式中,藻类被强制到激活的替代代谢途径导致生产氢的显著量。 这一发现引起了有朝一日氢燃料可以从阳光和水,通过采用大型光生物反应器复合物的光合作用过程中产生希望。 最近的研究已经发现含有吸光色素遗传工程 ,使他们能够将阳光转换成细胞能量,而不依赖于叶绿素海洋细菌。 这一发现提出了使用易于操纵的细菌,如大肠杆菌的可能性 大肠杆菌 ,在光驱动能源发电具有物理和生命科学的许多应用。