现在，人们的生活越来越丰富多彩，然而每天消耗在演奏“锅、碗、瓢、盆交响曲”的时间却有点过长了。有了这些使用简便、清洁卫生的人造能源，就能将人们从繁忙的家务劳动中解放出来，特别是生活在广大农村的人们，都盼望着这一天早日到来。
燃料电池
燃料电池虽然也是电池家庭的成员，但是它与干电池、蓄电池都不同，它的化学燃料不是装在电池的内部，而是储存在电池的外部，可以按电池的需要，源源不断地提供化学燃料，就像往炉膛里添加煤和油一样，所以人们称它为燃料电池。
实际上，燃料电池能把燃料所具有的化学能连续而直接地转变成电能，其发电效率比现在应用的火力发电还高，因此，将它称为“新型发电机”似乎更合适些；但它又比一般的发电机优越，在发电的同时还可获得质量优良的水蒸气。也就是说，燃料电池既能发电，又可供热，故其总的热效率可望达到80％。
燃料电池的原理早在一百多年前就被人们发现了，后来到1932年，科学家在理论上进行了论证，为研制现代燃料电池打下了基础。1958年，燃料电池正式问世，其输出功率为五千瓦，工作温度为200℃，所产生的电力足以开动风钻和电车。20世纪60年代，燃料电池作为“阿波罗”等宇宙飞船的电源，为宇宙开发立下了汗马功劳。近年来，输出直流电4.8兆瓦的燃料电池发电厂的试验已获成功，人们正在进一步研究设计11兆瓦的燃料电池发电厂。
燃料电池在结构上与蓄电池相似，也是由正极、负极和电解质组成。其正极和负极大都是用铁和镍等惰性、微孔材料制成；从电池的正极把空气或者氧气输送进去，而从负极将氢气、碳氢化合物、甲醇、甲烷、天然气、煤气和一氧化碳等气体燃料输送进去，这时，在电池内部，气体燃料和氧发生电化学反应，于是，燃料的化学能便直接转变成了电能。
作为燃料的氢在负极上与电解质一起进行氧化反应，生成带正电的离子和带负电的电子，而电子通过外电路跑到正极上，与作为氧化剂的氧和电解质一起进行还原反应，最后生成带负电的离子。带电正离子和负离子在电解质中结合而生成水蒸气，因此，只要不断地把燃料供给电池，并及时把电极上的反应产物和废电解质排走，就可以源源不断地提取电能和水蒸气。
燃料电池与一般火力发电相比，具有以下几个优点：
（1）发电效率高，而且稳定。一般的火力发电的能源转换效率只有30%—40％，而燃料电池在所有的发电装置中转换效率是最高的，目前已达到50%—70％，预计将来可达到80％。
（2）工作可靠，不产生污染和噪音。燃料电池在反应过程中只产生水蒸汽，所以不会污染环境，由于它没有运动部件，自然不会产生噪音。
（3）使用方便，电损耗低。燃料电池可以安装在用户跟前，既简化了输电设备，又降低了输电线路的电损耗。
（4）建发电站用的时间短，而且还可根据需要随时扩大规模。燃料电池本身是由模式组合件构成的，几百上千瓦的发电部件可以预先在工厂里做好，然后再把它运到燃料电池发电站去进行组装。因此，可大大缩短建站时间，而且电站规模可随着电力需求量的增加而不断扩大。
（5）它的体积小、重量轻、使用寿命长，单位体积输出的功率大，可以实现大功率供电。
目前，燃料电池主要在宇航工业、海洋开发和电气货车、通讯电源等方面得到实际应用。例如，美国的一艘潜艇用燃料电池代替铅蓄电池后，其潜水时间增加了三倍。
美国曾在20世纪70年代初期，建成了一座1000千瓦的燃料电池发电装置，随后，这套发电装置并入电网运行，成功地运行了一千多个小时。目前，美国的一些住宅区和商业区已开始用上40千瓦的燃烧电池。这种电源装置结构简单，使用维修方便，又不污染环境，因而很受用户欢迎。日本也在研制燃料电池，并在20世纪80年代初研制成功0.48万千瓦的磷酸解质电池。
现在人们已研制出一种新型高效能燃料电池，这种电池不仅价钱便宜，而且体积小，重量轻，污染少。这种由片状陶瓷制成的新型燃料电池，它的每个陶瓷片都由几层陶瓷组成，在陶瓷层间有许多微小的小三角形通道，燃料和空气分别从这些通道中流过，并穿过陶瓷薄壁而相互进行电化学反应。
这种燃料电池的工作温度高达800℃—1000℃，足以将所有的轻质碳氢燃料分解成有用的氢和一氧化碳。这样，像汽油、酒精、煤气等都可以作为这种燃料电池的燃料，从而扩大了它使用燃料的范围。
目前，这种高效能的燃料电池还处在研制阶段。人们预计，用来驱动汽车的小型陶瓷燃料电池将会在21世纪初得到实际应用，它的大小与现在汽车上的大蓄电池相似，可以输出50千瓦电力，供开动车辆使用。而且这种新颖的陶瓷燃料电池还将在其他方面发挥作用，美国准备将它用作战地发电机，以及作为无声电动坦克和“星球大战”计划卫星上的电源。
意大利人伏打，在1789年做了一个实验。他用一种金属片接触青蛙腿，用另一种金属片接触青蛙的神经，当用导线把两片金属连接起来时，青蛙腿发出微微颤动。这个发现引起了伏打的兴趣。接着，他用自己的舌头做试验。
他把一片锡箔放在自己的舌头上，并让锡箔跟一枚银币接触，舌头上立刻有电麻的感觉。后来，他找了许多不同的金属，如锌、锡、铅、铁、金、银等来做实验，使其中两种金属相互接触，结果，每接触一对金属，都能测出其中微弱的电流。
不久，伏打又把一组组铜片和锌片浸泡在一个个盛盐水的容器里，再用导线把它们连接起来，这样，伏打终于发明了一种能产生电流的装置—伏打电池。今天我们用的干电池，它的工作原理就来自最原始的伏打电池。
燃料电池是干电池家属中的一员，最早出现在100多年前，当时，没有引起人们的注意。在20世纪60年代执行阿波罗登月计划时，“阿波罗”号宇宙飞船上使用了燃料电池，才使得它崭露头角，引起人们的重视。
电筒里、收音机里使用的干电池，外壳是负极，中间的碳芯是正极。长期不用，干电池外壳会渗出一种溶液，这是电解液，就灯比是伏打实验时用的盐水。燃料电池也有正、负电极和电解液，只不过多了氧化剂和燃料。
燃料电池的发电原理与干电池一样，所不同的只是，干电池的燃料装在电池内部，当燃料用完以后，电池就不能继续供电，需换新的电池使用；而燃料电池的燃料是贮存在电池之外的，只要燃料和氧化剂连续输入电池中，燃料电池就可源源不断地发电，燃料电池也就由此而得名。
由于使用的燃料和氧化剂有许多种，所以，燃料电池的种类很多：有氢-氧燃料电池，“阿波罗号”宇宙飞船上使用的就是这种燃料电池；有金属氢化物-空气燃料电池；有甲醇-氧燃料电池；有水-钠燃料电池。
水-钠燃料电池是很先进的燃料电池，它由钠和水做燃料，钠是碱性金属，它同水-起会发生猛烈的化学反应，放出大量的热。水-钠燃料电池的副产品是氢，它是人们正在开发的新能源。使用水-钠燃料电池，不需要使用输电线，只要用汽车或火车把钠送给用户就可以，使用非常方便。
除了水-钠燃料电池之外，人们正在研究更先进的方法，直接利用天然气或人造煤气做原料的燃料电池，以海水为原料的燃料电池也在研制中。
燃料电池的优点很多，主要是在工作时没有噪音，不会产生有害气体，效率高。现代化燃料电池实际上是座无污染、无噪音的发电厂，发电容量可有10万千瓦，效率比小型电厂高1—3倍，能保证一个家庭、一家工厂，甚至整个居民点的用电。
冰也能燃烧吗
冰在夏天是少年朋友最喜欢的消暑饮料，怎么也能成为燃料呢？因为，此种“冰”非那种冰。我们所说的“冰”，不是由水凝结而成的自然冰，而是由天然气-甲烷的水溶液凝结而成的。它蕴藏在海岸深处的地层中，外表和特征都与自然冰相似，但是它能直接燃烧。所以，科学家把它称为“可燃冰”、“透明煤”。可燃冰是怎么来的？它是高压、低温的产物。海洋深处的压力究竟有多大？让我们先来看一个故事。
1963年4月10日，当时美国海军中最先进最复杂的攻击型核潜艇“长尾鲨”号，在水中试验下潜深度。当下潜到240多米时，艇体发出一种尖细的叫声，叫声混杂在各种声音里，并没有引起人们的注意。战士们都沉醉在兴奋和激动中，因为这个深度是海军以前从未到达的深度，他们正在走前人从没走过的路。到了300多米时，刺耳的尖细叫声更加频紧急促，“砰！”潜艇的辅机舱突然传来巨大的金属爆破声。巨大的深水压力把海水汽化成浓密的雾弥盖了辅机舱。不久，核反应堆停止工作，潜艇主机停车。艇长采取了一系列应急措施都无济于事，潜艇继续下沉。接着，机舱传来惊天动地的巨响，1500吨海水冲进受伤的潜艇。艇内通常约每平方厘米1千克的空气压力，急剧上升到至少每平方厘米56千克，那些没有被水流冲杀的战士，顷刻间被高压空气压死了。巨大的水下压力使“长尾鲨号”核潜艇从此消失了，129名艇员全部丧生。这一水下大悲剧惊动了美国朝野，传遍全球。
在海洋中，海洋的动物和微生物遗骸不断沉积在海底，会分解出一种甲烷气体。由于洋底的温度低而水压力非常高，所以，大部分甲烷气体不是逃逸到水面，而是被压力压到沉积岩细微的孔隙内转化为水合物。这些充满水合物结晶体的沉积物，随着时间的推移，被新的沉积物覆盖。这时，水合物开始分解，气泡冲破冰的封锁，沿着弯弯曲曲的缝隙和孔隙向上运动，重又进入上面的水合物形成区。这样，在数百万年的漫长岁月里周而复始，形成了固体化合物-冰矿矿床。
地球上冰矿的蕴藏量十分惊人。美国和加拿大沿海地区蕴藏量估计达数百亿立方米，可供开采几百年。在俄罗斯的里海、黑海和鄂霍次克海也取出了含可燃冰矿的岩芯。新西兰、印度、日本等国都有可燃冰矿存在。
只是目前世界上还没有开采冰矿的经验和技术。人们正在研究开采方法。可以预料，随着科学技术的进一步发展，不远的将来，这一难题会得到解决。到那时，人类就可以用冰做饭、取暖、炼钢、发电。
