新型化学电源与新能源的开发
动力工程学院能源动力类01班
刘浪学号：20133695
摘要
随着传统化石能源的不断消耗，能源枯竭成为当今世界所秒面对的最大问题之一。

在这种情况下，新能源势必成为未来的能源主力，而新型化学电源在这方面有着得天独厚的优势。

本文就新型化学能源开发应用新能源方面的技术与前景进行论述。

绪论
化学电源是把物质释放出的化学能直接转换成电能的装置，它和其他能源相比有许多优点如能量转换率高,无噪声，少污染，电流、电压、容量可在相当范围内变动，能做成任意大小和形状，可在各种条件下工作，等等。

随着科技的进步和满足现代生活的需要，化学电源无论从构型、种类和应用广度方面发生了很大的变化。

新型化学电源是指近年来兴起的突破传统电池结构和设计理念的化学电源，在新能源的发电，储能，回收等方面有独特的优势，未来新能源的发展必将结合新型化学电源的技术发展进行。

1新型化学电源的含义
新型化学电源是指为适应工业以及航天等新技术的发展以及“绿色电源”的环保需要，先后研制成了多种新型化学电池。

这些化学电源一般具有向自重小、体积小、容量大、温度适应范围宽、使用安全、储存期长、维护方便等方面发展的特点。

具有代表性的化学电源有：燃料电池，铁电池，锂离子电池，以及最新的生物电池等。

2几种重要的新型化学电源
通过以上表格，可以知道燃料电池的电化学效率比较高均在60%左右。

这是燃料电池的一大优势，除此之外，燃料电池还有以下有点：无污染，噪音低，环保；无论输出功率如何，都能保持在较高的能量转化效率；灵活性强，可实现分散式发电。

2.2高铁电池
高铁电池是以合成稳定的高铁酸盐（K2FeO4、BaFeO4等），可作为高铁电池的正极材料来制作能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染的新型化学电池铁电池。

高铁电池是一种能量密度很高的电池，市场上的民用电池比功率只有60- 135w,而高铁电池可以达到1000w以上，放电电流是普通电池的3－10倍。

高铁电池目前还处在实验阶段，还未有那个厂商宣布能将高铁电池大规模应用。

但高铁电池比起普通化学电源有着很大的优势:高铁电池放电，如Zn-K2FeO4 ， 70%以上的放电时间在1.2-1.5V，具有良好的抗衰减性；原料来源丰富，铁是地壳中含量最多的两种金属元素之一；绿色无污染。

高铁酸盐放电后的产物为FeOOH或Fe2O3-H2O，无毒无污染，对环境友好。

不需要回收。

高铁电池是未来电动汽车车用储能电池的最佳选择之一，因为比起现行的钴酸锂电池（特斯拉电动汽车）与磷酸铁锂电池（比亚迪电动汽车）,高铁电池安全性和使用寿命都有较大的优势。

2.3酶电池
酶电池又称酶生物燃料电池，严格来说是燃料电池的一种，但由于其燃料的特殊性和酶的参与，又有别于其他燃料电池。

酶电池是以有机物为燃料,直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池。

一般酶电池的燃料是糖类。

酶电池的阳极由嗜糖酶和介质组成，阴极由释氧酶和介质组成，两极都有一层玻璃纸隔离膜。

阳极通过酶氧化反应从糖中分解出电子和氢离子，氢离子通过隔离膜流到阴极，氢离子和电子与空气中的氧结合，生成水，通过这一电化学反应过程，电子经过外围电路，产生了电。

由于酶具有极高的催化效率，所以大大的加快了反应速率，使酶电池具有很高的效率。

除此之外，酶电池还有生物相容性好、原料来源广泛、可以用多种天然有机物作为燃料的优点，是一种真正意义上的绿色电池。

它在医疗、航天、环境治理等领域均有重要的使用价值,如糖尿病、帕金森氏病的检测、辅助治疗以及生活垃圾、农作物废物、工业废液的处理等。

3新型化学电源在开发新能源方面的作用
3.1发电方面
传统的发电方式有着发电效率不高，无法适应新型燃料的缺点。

新型化学电源通过直接将化学能转化为电能可以大幅提高能量转化效率，而且以燃料电池为代表的新型电池能更好地利用天然气等传统能源和氢气等新型能源来发电，随着传统化石能源的日益枯竭，新型能源如氢能、生物质能等必将广泛地应用在发电上，而燃料电池和酶电池则是发电技术的不二选择。

3.2储能方面
以高铁电池为代表的高容量电池将会对未来新能源的应用产生深远的影响。

一些重要新能源例如太阳能、风能、潮汐能，它们的利用往往具有时效性和间隔性，而传统的储能方式如抽水储能，保温储能对能源的储存效率和储能时间上都无法满足人们的要求，而新型化学电源凭着优秀的容量，较小的损耗和极长的使用寿命正好可以解决这些问题。

随着石油的日益枯竭，未来电动汽车必将得到广泛引用，而现在电动汽车发展的主要障碍就是电池容量不够所导致的续航里程过短，虽然一些公司在电动汽车的性能和续航里程上取得一些突破，但还未从根本上实现电池技术的革命性突破，而新型化学电源技术的发展融入仍是应对上述问题的唯一途径。