新能源電池技術的研究

陳如亮

【摘 要】通過對新能源電池的工作原理、特點和重要性進行詳細闡述，結合國內(nèi)外新能源電池技術的發(fā)展現(xiàn)狀，對改進未來新能源電池技術的策略進行了深入的探究，希望能夠提升新能源電池化學能的轉化效率，同時推廣新型發(fā)電裝置的科學運用，以期為引導新能源電池技術人員把握最新發(fā)展動向，提升新能源電池技術的應用價值提供借鑒。

【關鍵詞】新能源；電池技術；轉化

近些年來，隨著我國社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展和人們環(huán)保節(jié)能意識的不斷加強，我國新能源電池技術的應用范圍也在不斷擴大。現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展和能源需求的不斷增加，新能源電池技術的發(fā)展為緩解能源壓力提供了有效的借鑒。國家通過對推廣新能源電池技術進行政策引導，既有利于降低我國能源建設的投入成本，解決我國的能源浪費問題，又能夠提升我國的生態(tài)環(huán)境質量，同時提升能源產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 新能源電池的工作原理和特點概述

1.1 新能源電池的工作原理

現(xiàn)階段新能源電池主要是一種不需要經(jīng)過燃燒即可直接通過電化學反應方式將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的能夠連續(xù)發(fā)電的裝置。[1]新能源電池不受卡諾熱機循環(huán)的限制，其轉化過程不同于電解水產(chǎn)生氧、氫等氣體的化學反應，而是類似于常規(guī)的化學原電池，包括電解質、陰極和陽極這三個部分，并且在電池的兩電極表面涂抹適當?shù)碾姶呋瘎2]新能源電池的工作方式最大的特點是通過電池外的輔助系統(tǒng)勻速地提供氧化劑和燃料，保持新能源電池工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性，確保新能源電池陽極能夠通過化學反應排出相應的水，進而保持新能源電池恒定的電解液濃度和工作溫度，高效排除新能源電池進行化學反應產(chǎn)生的廢熱，延長新能源電池的使用壽命。除電池反應的廢熱以維持電池工作溫度的恒定。

1.2 新能源電池的特點

新能源電池作為一種新型的發(fā)電技術，集環(huán)保、高效能、廣泛性、可操作性和可靠性等優(yōu)點于一體。新能源電池與傳統(tǒng)的電池發(fā)電相比，具有污染性小的特點，能夠防止因化學反應產(chǎn)生的廢熱污染，還能夠有效降低新能源電池發(fā)電過程中產(chǎn)生的噪聲。新能源電池還能夠推動化學能直接向電能的高效率轉化，省略了化學能向熱能的轉化環(huán)節(jié)，有效克服了卡諾循環(huán)化學反應的限制。新能源電池燃料的廣泛性，使得新能源電池化學反應的燃料補充更為方便。比如可燃氣體的廣泛使用極大地改善了環(huán)境質量。新能源電池結構的可組裝性使得電池的輸出功率具有較強的可控性，優(yōu)化了電池設計和制造的相關環(huán)節(jié)，使其更加易于建設，具有較強的可靠性。應急新能源電源地使用使得新能源電池的積木性很強，能夠通過靈活的方法實現(xiàn)不同功率、不同規(guī)格電池使用效能的最大提升。

1.3 推廣新能源電池應用的重要性

現(xiàn)階段，由于我國的能源轉化技術不夠成熟，使得新能源電池技術未能得到充分有效地利用，新能源電池技術的利用率也相當?shù)停@很難滿足人們對電能資源的需求，不能為發(fā)電廠提供充足的復合能量，進而達到節(jié)能降耗、可持續(xù)發(fā)展的目的。因而，在進行新能源電池技術的改善過程中，技術人員應當充分利用好高新技術產(chǎn)品，深入貫徹好科學發(fā)展觀和生態(tài)節(jié)能理念，進而推動新能源電池技術的發(fā)展和我國環(huán)境友好型、資源節(jié)約型城鎮(zhèn)建設的現(xiàn)代化發(fā)展，實現(xiàn)生態(tài)中國的發(fā)展目標。

2 世界新能源電池技術的研究與發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外新能源電池技術的發(fā)展現(xiàn)狀

新能源電池發(fā)電技術越來越受到世界各國工業(yè)化建設的重視，因而新能源電池技術的開發(fā)具有較強的活躍性。美國是發(fā)展最快、起步最早的國家，其對新能源電池技術的開發(fā)有著深厚的理論研究基礎，具有較好的發(fā)展歷程。[1]隨著一些亞洲國家在新能源電池技術開發(fā)方面對人力、物力、財力方面的積極投入，在某種程度上推動了新能源電池技術的研制開發(fā)進程。美國政府最先將以氫能為主要燃料的新能源電池作為維護國家安全和經(jīng)濟發(fā)展的投資項目，并將氫能、燃料電池作為基礎的技術建設項目，推廣新能源電池的廣泛應用。[2]韓國的新能源電池技術多運用于移動電話領域、交通運輸領域等大型固定式的電池方面，并且在新能源電池研發(fā)路線圖的優(yōu)化方面獲得了比較大的成果，優(yōu)化了新能源電池的性能指標。

2.2 我國新能源電池技術的發(fā)展現(xiàn)狀

我國對新能源電池的研究起步較晚，因而在研發(fā)過程中存在著一些不足之處。其中有關新能源電池的基本理論研究有待繼續(xù)深化和完善，與世界上先進國家的新能源電池技術相比，還存在較大的差距。比如，新能源電池結構有待優(yōu)化、新能源電池的燃料應用范圍有待推廣，新能源電池技術裝置的關鍵部件的設計有待完善。此外，國內(nèi)參與新能源電池技術研究的機構比較單一，且多集中于一些基礎性的研究，這在一定程度上限制了新能源電池技術的發(fā)展方向，不利于提升研究經(jīng)費的利用率，提升研究人員的專業(yè)素質。當然，我國的新能源電池技術在催化劑方面的研究也取得了一定的成果，一些新能源電池成品逐漸在市場上推行試用。

3 未來新能源電池技術的改進策略探究

3.1 推廣可再生燃料電池的應用

可再生燃料電池作為新能源電池技術的一個種類，其工作原理是將電解池與燃料電池相結合，使其能夠在可再生燃料的電池狀態(tài)下產(chǎn)生有效的電能，進而發(fā)揮電池內(nèi)部電解水的功效，使其能夠存儲氫氣和氧氣，在必要的時候充分發(fā)揮新能源燃料的作用，實現(xiàn)新能源電池的循環(huán)利用，進而緩解能源壓力，提升可再生燃料電池的能量密度，擺脫放電深度的限制，降低對周邊環(huán)境的危害，有效發(fā)揮儲能系統(tǒng)和太陽能電池的作用。在推廣可再生燃料電池的使用過程中，還應當充分發(fā)揮航空航天等飛行器上備用電源的環(huán)保和無自放電等優(yōu)點，為可再生燃料能源的可持續(xù)利用發(fā)揮重要的作用。這不僅有利于提高電池的使用效能，降低成本，還有利于優(yōu)化可再生燃料的水熱管理，延長燃料電池的循環(huán)壽命。

3.2 構造微生物燃料電池的發(fā)展模式

圖2 微生物燃料電池工作原理圖

為了優(yōu)化微生物燃料電池的結果構造，技術人員應當充分發(fā)揮微生物燃料的氧化作用，對微生物燃料電池的電路、質子和交換膜等進行優(yōu)化和深入研究，充分發(fā)揮氧化物在放電過程中的有效利用，這對減輕環(huán)境壓力具有十分重要的作用。技術人員在推廣微生物燃料電池的過程中，應當優(yōu)化生物修復、生物傳感器和廢水處理環(huán)節(jié)，提升環(huán)境中微生物氧化有機物的能力，實現(xiàn)有機廢物的合理去除，在凈化周邊環(huán)境水質的同時，還可以進行發(fā)電，實現(xiàn)生物能量技術的革新和電池效能的有效發(fā)揮，因而對性能良好的微生物電催化劑體系進行深入研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

3.3 擴大微型燃料電池的運用范圍

現(xiàn)階段，為了實現(xiàn)微型燃料電池運用范圍的不斷擴大，技術人員可以嘗試開發(fā)便于攜帶的微型燃料電池。這一方面能夠減少對周邊環(huán)境的污染，另一方面還能夠實現(xiàn)電能容量的有效發(fā)揮，延長供電設備的供電時間。比如推廣微型燃料電池在通話設備方面的應用，實現(xiàn)長時間持續(xù)通話的目的，推動微型燃料電池朝著移動式終端和環(huán)保化的方向發(fā)展，有效彌補電池中金屬管內(nèi)部氫的消耗，促進供電設備的穩(wěn)定運行。

4 結語

綜上所述，在新能源電池技術的發(fā)展過程中，電池行業(yè)應當積極倡導節(jié)約意識和循環(huán)利用精神，堅持以人為本的生態(tài)節(jié)能理念，加強對新能源電池技術的專業(yè)培訓和弘揚節(jié)能設計的創(chuàng)新精神，進而充分展示生態(tài)節(jié)能的獨特功能，優(yōu)化新能源電池的節(jié)能設計手段。這有利于實現(xiàn)我國電池發(fā)電技術行業(yè)新能源電池設計的規(guī)范化、節(jié)能化和低碳化。

【參考文獻】

[1]劉毅，武里軍.新世紀新能源電池技術探究[J].江蘇環(huán)境科技，2013（3）：40-42.

[2]陳允軒.淺析新能源電池技術的應用和發(fā)展現(xiàn)狀[J].平頂山學院學報，2012（2）：79-83.

[責任編輯：劉展]