笔记本电脑与燃料电池
软件世界
笔记本电脑的便携性能与电力供应是长期以来困扰人们的一对矛盾。使用常规电池，笔记本电脑2～4小时的工作时间无法满足长时间移动办公的需要，这是人们常常抱怨本本的重要原因之一。现有技术条件下，想增加电池能量，只能增大电池本身的尺寸和重量。
新的能量存储器不断出现，美、德、日等国纷纷推出使用燃料电池(FC，Fuel Cell)的本本样机(图1)，它的工作时间可达20小时以上。
现在就让我们来认识一下这个给本本带来福音的器件吧。
燃料电池是将普通的高能量燃料(如：甲醇、氢等)直接转化(不是燃烧)为电能，排放出少量二氧化碳、水等无害副产品的“发电机”。最初由英国人戴维于19世纪初提出了基本设想。1839年英国人格拉夫将水的电解过程逆转，发明了第一块氢氧FC。它最早的应用则是在20世纪60年代美国阿波罗飞船上。
一般，燃料电池可分为碱性FC(AFC)、磷酸型FC(PAFC)、熔融碳酸盐FC(MCFC)、固体氧化物FC(SOFC)及质子交换膜FC(PEMFC)等。
本本使用的微型FC是PEMFC类型，它分为电池体和燃料盒两部分，其中电池本体循环寿命可达百万次以上(锂电池只有500次)。所用燃料──氢或甲醇储存在燃料盒中(金属合金或普通容器)，为可更新部件(图2)。PEMFC具有能量转换高(75%以上)、体积小、重量轻、无腐蚀、无污染、工作温度低(25℃～100℃)等特点。
我们以氢燃料PEMFC为例，对FC的工作原理做简单介绍(图3)。
(1)到达阳极的氢气，在阳极催化剂作用下，被解析为带正电的氢离子(即质子)并释放出带负电的电子。
(2)氢离子穿过电解质(质子交换膜)到达阴极；无法穿过电解质的电子则通过外电路到达阴极。电子在外电路形成电流，通过适当连接向负载输出电能。
(3)到达阴极的氧气(或空气)，在阴极催化剂作用下，氧与氢离子及电子发生反应生成水。
它的化学反应方程式为：
负极： H2 + 2OH- →2H2O + 2e-
正极： O2 + 2H2O + 4e- →4OH-
电池总反应：2H2 + O2→2H2O
这里我们可以看出：纯净的原生水是这个“发电机”的惟一排放物。在实践中，1000g的氢燃料可以产生1KWh到23KWh的能量，而最好的锂电池大约只能产生0.17KWh～0.3KWh的能量。
笔记本电脑使用的质子交换膜燃料电池的燃料盒更换简单(像更换墨盒一样)，更可进行不断电更换。PEMFC在燃料电池的发展速度上一路领先。现在我们还可以看到许多仍处于试验中的FC后用产品，如PDA、手机、DV等。虽然由于成本等因素的限制， FC还没有投入规模生产，但是美国、德国、日本的众多公司在移动设备使用的FC上投入都很大，相信再有3～5年的时间，燃料电池这个新兴能源设备就会出现在你我的本本上，而FC的耗材──燃料盒则会像墨盒一样摆上电脑市场的柜台。