氢和燃料电池

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

氢和燃料电池之间的区别

氢 vs. 燃料电池

氫是一種化學元素，其化學符號為H，原子序為1。氫的原子量為，是元素週期表中最輕的元素。單原子氫（H）是宇宙中最常見的化學物質，佔重子總質量的75%。等離子態的氫是主序星的主要成份。氫的最常見同位素是「氕」（此名稱甚少使用，符號為1H），含1個質子，不含中子；天然氫還含極少量的同位素「氘」（2H），含1個質子和1個中子。 氫原子最早在宇宙復合階段出現並遍佈全宇宙。在標準溫度和壓力之下，氫形成雙原子分子（分子式為H2），呈無色、無臭、無味非金屬氣體，不具毒性，高度易燃。氫很容易和大部份非金屬元素形成共價鍵，所以地球上大部份的氫都以分子的形態存在，比如水和有機化合物等。氫在酸鹼反應中尤其重要，因為在這類反應中各種分子須互相交換質子。在離子化合物中，氫原子可以獲得一個電子成為氫陰離子（H−），或失去一個電子成為氫陽離子（H+）。雖然在一般寫法中，氫陽離子就是質子，但在實際化合物中，氫陽離子的實際結構是更為複雜的。氫原子是唯一一個有薛定諤方程式解析解的原子，所以對氫原子模型的研究在量子力學的發展過程中起到了關鍵的作用。 16世紀，人們通過混合金屬和強酸，首次製備出氫氣。1766至1781年，亨利·卡文迪什第一次發現氫氣是一種獨立的物質，燃燒後會產生水。安東萬-羅倫·德·拉瓦節根據這一性質，將其命名為「Hydrogen」，在希臘文中意為「生成水的物質」。19世纪50年代，英国医生合信编写《博物新编》（1855年）时，把元素名翻译为“轻气”，成為今天中文「氫」字的來源。 氫氣的工業生產主要使用天然氣的蒸汽重整過程，或通過能源消耗更高的水電解反應。大部份的氫氣都在生產地點直接使用，主要應用包括化石燃料處理（如裂化反應）和氨生產（一般用於化肥工業）。在冶金學上，氫氣會對許多金屬造成氫脆現象，使運輸管和儲存罐的設計更加複雜。. 燃料電池（Fuel cell）是一種主要透過氧或其他氧化劑進行氧化還原反應，把燃料中的化學能轉換成電能的發電裝置。最常見的燃料為氫 ，其他燃料來源來自於任何的能分解出氫氣的碳氫化合物，例如天然氣、醇、和甲烷等。燃料電池有別於原電池，優點在於透過穩定供應氧和燃料來源，即可持續不間斷的提供穩定電力，直至燃料耗盡，不像一般非充電電池一樣用完就丟棄，也不像充電電池一樣，用完須繼續充電，也因此透過電堆串連後，甚至成為發電量百萬瓦(MW)級的發電廠。 1839年，英國物理学家製作了首個燃料電池。而燃料電池的首次應用就在美國太空總署1960年代的太空任務當中，為探測器、人造衛星和太空艙提供電力。從此以後，燃料電池就開始被廣泛使用在工業、住屋、交通等方面，作為基本或後備供電裝置。 現今生活中存在多種燃料電池，但它們運作原理基本上大致相同，必定包含一個陽極，一個陰極以及讓電荷通過電池兩極的电解质。電子由陽極傳至陰極產生直流電，形成完整的電路。各種燃料電池是基於使用不同的電解質以及電池大小而分類的，因此電池種類變得更多元化，用途亦更廣泛。由於以個體燃料電池計，單一顆電池只能輸出相對較小的電壓，大約0.7V，所以燃料電池多以串連或一組的方式制造，以增加電壓，配合應用需求。 另一方面，燃料電池產電後會產生水與熱，基於使用不同的燃料，有可能產生極少量二氧化碳和其他物質，對環境的污染比原電池及化石燃料發電廠少，是一種綠色能源。燃料電池的能量效率通常為40-60％之間；如果廢熱被捕獲使用，其熱電聯產的能量效率可高達85％。 燃料電池的市場正在增長，据派克研究公司（Pike Research）估計，到2020年固定式燃料電池市場規模將達到50 GW。.

天然气

天然气是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它主要存在于油田以及天然气田，也有少量出于煤层。 当非化石的有机物质经过厌氧腐烂时，会产生富含甲烷的气体，这种气体就被称作生物氣體。生物气的来源地包括森林和草地间的沼泽、垃圾填埋场、下水道中的淤泥、粪肥，由细菌的厌氧分解而产生。生物气还包括胃肠涨气（例如：屁） 当甲烷（生物气）溢散到大气层中时，它将是一种直接促使全球变暖愈演愈烈的温室气体。这种飘散的甲烷，經過有效的處理，就不会被视作一种污染物，而是一种有用的再生能源。然而，在大气中的甲烷一旦与臭氧发生氧化反应，就会变成二氧化碳和水，因此排放甲烷所导致的温室效应相对短暂。而且就燃烧而言，天然气要比煤这类石炭纪燃料产生的二氧化碳要少得多。甲烷的重要生物形式的来源是白蚁、反刍动物（如牛羊）和人类对水稻的耕种。据估计，这三者的散發量分别是每年15、75和100百万吨（年散發总量约为1亿吨）。.

天然气和氢 · 天然气和燃料电池 · 查看更多 »

一氧化碳

一氧化碳，分子式CO，是無色、無嗅、無味的无机化合物氣體，比空氣略輕。在水中的溶解度甚低，但易溶于氨水。空气混合爆炸极限为12.5%～74%。 一氧化碳是含碳物质不完全燃烧的产物。也可以作为燃料使用，煤和水在高温下可以生成水煤气（一氧化碳与氢气的混合物）。有些現代技術，如煉鐵，還是會產生副產品的一氧化碳。一氧化碳是可用作身體自然調節炎症反應的三種氣體之一（其他兩種是一氧化氮和硫化氫）。 由于一氧化碳与体内血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力大200－300倍，而碳氧血红蛋白较氧合血红蛋白的解离速度慢3600倍，当一氧化碳浓度在空气中达到35ppm，就会对人体产生损害，會造成一氧化碳中毒（又称煤气中毒）。 雖然一氧化碳有毒，但動物代謝亦會產生少量一氧化碳，並認為有一些正常的生理功能。.

一氧化碳和氢 · 一氧化碳和燃料电池 · 查看更多 »

二氧化碳

二氧化碳（IUPAC名：carbon dioxide，分子式：CO2）是空氣中常見的化合物，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。空氣中有微量的二氧化碳，約佔0.04％。二氧化碳略溶於水中，形成碳酸，碳酸是一種弱酸。 在二氧化碳分子中，碳原子的成键方式是sp杂化轨道与氧原子成键。碳原子的两个sp杂化轨道分别与两个氧原子生成两个σ键。碳原子上两个没有参加杂化（混成）的p轨道与成键的sp杂化轨道成90°的直角，并同氧原子的p轨道分别发生重叠，故缩短了碳氧键的间距。 二氧化碳平均约占大气体积的400ppm，不過每年因為人為的排放增加，比率還在逐步上升。2018年4月大氣二氧化碳月均濃度超過410ppm，為過去80萬年來最高。大气中的二氧化碳含量随季节变化，这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时，植物由于光合作用消耗二氧化碳，其含量随之减少；反之，当秋冬季来临时，植物不但不进行光合作用，反而制造二氧化碳，其含量随之上升。 二氧化碳常壓下為無色、無味、不助燃、不可燃的氣體。二氧化碳是一種溫室氣體。二氧化碳的濃度自1900年至2016年11月增長了約127ppm。.

二氧化碳和氢 · 二氧化碳和燃料电池 · 查看更多 »

化石燃料

化石燃料，亦稱礦石燃料，是一種碳氫化合物或其衍生物，包括煤炭、石油和天然氣等天然資源。其中原油通过石油化学工业精炼生产得到的产品也称为石化燃料。化石燃料之间的差異很大，可以從低碳氫比的揮發性物質（如甲烷）、到液態的石油到沒有揮發性的无烟煤。化石燃料的運用使得工業大規模發展，从而替代了历史上的水車。 當發電的時候，在燃燒化石燃料的過程中會產生能量，從而推動渦輪機產生動力。舊式的發電機是使用蒸汽來推動渦輪機。現時，很多發電站都已採用燃氣渦輪引擎，那是利用燃氣直接來推動渦輪機。 化石燃料仍是目前主要能源來源之一，但是化石燃料屬於耗竭性能源，需要數百萬年才能生成，而消耗速度又遠超過生成速度。因此化石燃料的供應量不足會造成能源危機。特別是從石油提煉出來的汽油影響最大。20世紀下半葉就因為石油供應不足而出現三次石油危機。現時，全球正趨向發展可再生能源，這可以幫助增加全球的能源所需。 每年燃燒化石燃料產生的二氧化碳約有213億噸，但自然界只能吸收其中的一半，因此每年在大氣中約增加107億噸的二氧化碳。二氧化碳是溫室氣體的主来源之一，因此也是加快全球變暖的因素之一。此外，生物燃料中的二氧化碳成份是來自大氣層，因此發展生物燃料可以減少在大氣層上的二氧化碳，從而減低溫室效應。.

化石燃料和氢 · 化石燃料和燃料电池 · 查看更多 »

催化剂

催化劑又稱觸媒，是能透過提供另一活化能較低的反應途徑而加快化學反應速率，而本身的質量、組成和化學性質在參加化學反應前後保持不變的物質。例如二氧化錳可以作為過氧化氫（雙氧水）分解的催化劑。與催化劑相反，能減慢反應速率的物質稱為抑制劑。過去曾用的「負催化劑」一詞已不被國際純粹與應用化學聯合會所接受，而必須改用抑制劑一詞，催化劑一詞僅指能加快反應速率的物質。.

催化剂和氢 · 催化剂和燃料电池 · 查看更多 »

美国国家航空航天局

美國國家航空暨太空總署（National Aeronautics and Space Administration，縮寫为NASA）是美国联邦政府的一个独立机构，负责制定、实施美国的民用太空计划、與开展航空科學暨太空科學的研究。1958年7月29日，美国总统艾森豪威尔签署了《美国公共法案85-568》，创立了國家NASA航空和太空管理局，取代了其前身美國國家航空諮詢委員會（NACA）。於1958年10月開始運作。自此，美國國家航空暨太空總署負責了美國的太空探索，例如登月的阿波羅計劃，太空實驗室，以及隨後的航天飞机。自2006年2月，美国国家航空航天局的愿景是“開拓未來的太空探索，科學發現及航空研究”。美国国家航空航天局的使命是“理解并保护我们依賴生存的行星；探索宇宙，找到地球外的生命；启示我们的下一代去探索宇宙”。在太空计划之外，美国国家航空航天局还进行长期的民用以及军用航空航天研究。美国国家航空航天局被广泛认为是世界范围内太空机构中執牛耳者。美國國家航空暨太空總署透過地球觀測系統提升對地球的了解，透過太陽科學研究計劃精進太陽科學。美國國家航空暨太空總署注重於利用先進的機械任務探索太陽系中的的所有天體並利用天文觀測台及相關計劃研究天體物理學中的主題，例如大爆炸理論。美國國家航空暨太空總署與許多美國國內及國際的組織分享其研究數據。.

氢和美国国家航空航天局 · 燃料电池和美国国家航空航天局 · 查看更多 »

烃

，又稱碳氫化合物（hydrocarbon），是有機化合物的一種，只由碳和氫組成。烴類包括了烷烴、烯烴、炔烴、環烴及芳烴，是許多其他有機化合物的基體。.

氢和烃 · 烃和燃料电池 · 查看更多 »

甲烷

烷（化學式：；英文：Methane），是結構最簡單的烷類，由一個碳原子以及四個氫原子組成。它是最簡單的烴類也是天然氣的主要成分。甲烷在地球上有很高的相對豐度，使之成為很有發展潜力的一種燃料，但在標準狀態下收集以及存儲氣態的甲烷是一個十分有挑戰性的課題。 在自然狀態下，甲烷可以在地底下或者海底找到，而大氣中也含有甲烷，這些甲烷稱為大氣甲烷。在原始大氣中，甲烷是主要成分之一。自1750年以來，地球大氣中的甲烷濃度增加了約150％，造成的全球暖化效應並佔總長壽命輻射以及全球所有溫室氣體的20％（不包括水蒸氣）。在太空中，不少星體的表面和大氣中也有甲烷。 甲烷的結構是由一個碳和四個氫原子透過sp3混成的方式化合而成，並且是所有烴類物質中，含碳量最小，且含氫量最大的碳氫化合物，因此甲烷分子的分子結構是一個正四面體的結構，碳大約位於該正四面體的幾何中心，氫位於其四個頂點，且四個碳氫鍵的鍵的鍵角相等、鍵長等長。標準狀態下的甲烷是一種無色無味的氣體。一些有機物在缺氧情況下分解時所產生的沼氣其實就是甲烷。.

氢和甲烷 · 燃料电池和甲烷 · 查看更多 »

甲醇

醇（英語：Methanol，或Methyl alcohol；分子式：CH3OH或MeOH）又稱羥基甲烷、木醇（wood alcohol）與木精（wood spirits），是一种有机化合物，為最簡單的醇類。甲醇有「木醇」與「木精」之名，源自於曾经其主要的生產方式是自（為木材乾餾或裂解的產物之一）萃取。現代甲醇是直接從一氧化碳，二氧化碳和氫的一個催化作用的工業過程中製備。 甲醇很輕、揮發度高、無色、易燃，并有獨特的非常相似乙醇（飲用酒）的氣味。 但不同於乙醇，甲醇有劇毒，不可以飲用。通常用作溶劑、防冻剂、燃料或变性劑，亦可用於經過酯交換反應生產生物柴油。 甲醇可以在空氣中完全燃燒，並釋出二氧化碳及水： 甲醇的火焰近乎無色，所以燃點甲醇時要格外小心，以免被燒傷。 不少細菌在進行缺氧新陳代謝時會產生甲醇。因此，空氣中存有少量的甲醇蒸氣，但幾日內就會在陽光照射之下被空氣中的氧氣氧化，成為二氧化碳。.

氢和甲醇 · 燃料电池和甲醇 · 查看更多 »

电子

电子（electron）是一种带有负电的次原子粒子，通常标记为 e^- \,\!。電子屬於轻子类，以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一，无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋，是一种费米子。因此，根據泡利不相容原理，任何兩個電子都不能處於同樣的狀態。电子的反粒子是正电子（又称正子），其质量、自旋、帶电量大小都与电子相同，但是电量正負性与电子相反。電子與正子會因碰撞而互相湮滅，在這過程中，生成一對以上的光子。 由电子與中子、质子所组成的原子，是物质的基本单位。相对于中子和质子所組成的原子核，电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时，原子会带电；称該帶電原子为离子。当原子得到额外的电子时，它带有负电，叫阴离子，失去电子时，它带有正电，叫阳离子。若物体带有的电子多于或少于原子核的电量，导致正负电量不平衡时，称该物体带静电。当正负电量平衡时，称物体的电性为电中性。靜電在日常生活中有很多用途，例如，靜電油漆系統能夠將或聚氨酯漆，均勻地噴灑於物品表面。 電子與質子之間的吸引性庫侖力，使得電子被束縛於原子，稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子，會交換或分享它們的束縛電子，這是化學鍵的主要成因。当电子脱离原子核的束缚，能够自由移动时，則改稱此電子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在許多物理現象裏，像電傳導、磁性或熱傳導，電子都扮演了機要的角色。移動的電子會產生磁場，也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。 根據大爆炸理論，宇宙現存的電子大部份都是生成於大爆炸事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的。例如，當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面，許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅，或者，會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。 在實驗室裏，精密的尖端儀器，像四極離子阱，可以長時間局限電子，以供觀察和測量。大型托卡馬克設施，像国际热核聚变实验反应堆，藉著局限電子和離子電漿，來實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。 電子被广泛應用于電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等领域。.

氢和电子 · 燃料电池和电子 · 查看更多 »

質子

|magnetic_moment.

氢和質子 · 燃料电池和質子 · 查看更多 »

铂

鉑（Platinum），化學元素，俗稱白金，化學符號為Pt，原子序為78。鉑密度高、延展性高、反應性低的灰白色貴金屬，屬於過渡金屬。 鉑同屬於鉑系元素和10族元素。它共有六種自然產生的同位素。鉑是地球地殼中罕見的元素，丰度排在第71名，平均豐度大約為5 μg/kg，地壳百万分之0.001为铂。它一般出現在某些鎳和銅礦石中，位於原生元素礦藏，主要分佈在南非，當地的鉑產量佔全球的80%。鉑年產量只有幾百噸，應用亦十分重要，因此非常貴重，是主要的貴金屬貿易商品。 鉑是非常不活泼的金屬。即便在高溫下，它也有極強的抗腐蝕性，屬於抗腐蝕金屬。在自然中，鉑有時以純金屬狀態出現，不與其他元素結合。鉑自然出現在河流的沖積層中，所以前哥倫布時期的南美原住民最早用鉑制作工藝品。歐洲最早在16世紀就有記載使用鉑；1748年，安東尼奧·烏略亞發表報告，描述此來自哥倫比亞的新金屬，這時科學家才開始研究鉑元素。 鉑的應用包括：催化轉換器、實驗室器材、電觸頭和電極、電阻溫度計、牙科器材及首飾等。由於鉑是重金屬，所以它的鹽會危害健康；但鉑的抗腐蝕性強，所以其毒性比一些其他金屬較低。一些含鉑化合物，特別是順鉑，可用於化學療法以治療某些癌症。.

氢和铂 · 燃料电池和铂 · 查看更多 »

金属

金属是一种具有光泽（对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、传热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。由於金屬的電子傾向脫離，因此具有良好的導電性，且金属元素在化合物中通常帶正价電，但當溫度越高時，因為受到了原子核的熱震盪阻礙，電阻將會變大。金屬分子之間的連結是金屬鍵，因此隨意更換位置都可再重新建立連結，這也是金屬伸展性良好的原因之一。 在自然界中，絶大多數金屬以化合態存在，少數金屬例如金、銀、鉑、鉍可以游離態存在。金屬礦物多數是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及矽酸鹽。 屬於金屬的物質有金、銀、銅、鐵、鋁、錫、錳、鋅等。在一大氣壓及25攝氏度的常温下，只有汞不是固體（液態），其他金属都是固體。大部分的純金屬是銀色，只有少數不是，例如金為黄色，銅為暗紅色。 在一些個別的領域中，金屬的定義會有些不同。例如因為恆星的主要成份是氫和氦，天文學中，就把所有其他密度較高的元素都統稱為「金屬」。因此天文學和物理宇宙學中的金屬量是指其他元素的總含量。此外，有許多一般不會分類為金屬的元素或化合物，在高壓下會有類似金屬的特質，稱為「金屬性的同素異形體」。.

氢和金属 · 燃料电池和金属 · 查看更多 »

氧

氧（IUPAC名：Oxygen）是一種化學元素，符號為O，原子序為8，在元素週期表中屬於氧族。氧屬於非金屬，是具有高反應性的氧化劑，能夠與大部分元素以及其他化合物形成氧化物。氧在宇宙中的總質量在所有元素中位列第三，僅居氫和氦之下。Emsley 2001, p.297在標準溫度和壓力下，兩個氧原子会自然鍵合，形成無色無味的氧氣，即雙原子氧（）。氧氣是地球大氣層的主要成分之一，在體積上佔20.8%。地球地殼中近一半的質量都是由氧和氧化物所組成。 氧是細胞呼吸作用中重要的元素。在生物體中，主要有機分子，如蛋白質、核酸、碳水化合物和脂肪等，還有組成動物外殼、牙齒和骨骼的無機化合物，都含有氧原子。生物體絕大部分的質量都由含氧原子的水組成。光合作用利用陽光的能量把水和二氧化碳轉化為氧氣。氧氣的化學反應性強，容易與其他元素結合，所以大氣層中的氧氣成分只能通過生物的光合作用持續補充。臭氧（）是氧元素的另一種同素異構體，能夠較好地吸收中紫外線輻射。位於高海拔的臭氧層有助阻擋紫外線，從而保護生物圈。不過，在地表上的臭氧屬於污染物，為霧霾的副產品之一。在低地球軌道高度的單原子氧足以對航天器造成腐蝕。 卡爾·威廉·舍勒於1773年或之前在烏普薩拉最早發現氧元素。約瑟夫·普利斯特里亦於1774年在威爾特郡獨立發現氧，因為其成果的發表日期較舍勒早，所以一般被譽為氧的發現者。1777年，安東萬-羅倫·德·拉瓦節進行了一系列有關氧的實驗，推翻了當時用於解釋燃燒和腐蝕的燃素說。他也提出了氧的現用IUPAC名稱「oxygen」，源自希臘語中的「ὀξύς」（oxys，尖銳，指酸）和「-γενής」（-genes，產生者）。這是因為命名之時，人們曾以為所有酸都必須含有氧。許多化學詞彙都在清末傳入中國，其中原法文元素名「oxygène」被譯為「養」，後譯為「氱」，最終演變為今天的中文名「氧」。 氧的應用包括暖氣、內燃機、鋼鐵、塑料和布料的生產、金屬氣焊和氣割、火箭推進劑、及航空器、潛艇、載人航天器和潛水所用的生命保障系統。.

氢和氧 · 氧和燃料电池 · 查看更多 »

氮氧化物

氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。常见的氮氧化物：.

氢和氮氧化物 · 氮氧化物和燃料电池 · 查看更多 »

水

水（化学式：H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识，东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素，水是中國古代五行之一。人體有百分之七十是水。.

氢和水 · 水和燃料电池 · 查看更多 »