奧林巴斯顯微鏡氫燃料電池基礎(chǔ)知識(shí)
奧林巴斯顯微鏡氫燃料電池基礎(chǔ)知識(shí)
燃料電池被設(shè)計(jì)成利用一個(gè)催化劑，如鉑，氫氣和氧氣的混合物轉(zhuǎn)化到水中。 這種化學(xué)反應(yīng)的重要副產(chǎn)物是當(dāng)氫分子相互作用（通過氧化）與陽(yáng)極以產(chǎn)生質(zhì)子和電子產(chǎn)生的電力。 這種互動(dòng)式的教程探討了燃料電池操作的主要步驟。
教程初始化與具有由陰極，陽(yáng)極分離氫氣和氧氣輸入室的氫燃料電池，和電解質(zhì)。 當(dāng)氫分子（由紅球表示）遇到的陽(yáng)極，它們被離子化以產(chǎn)生帶正電的質(zhì)子和兩個(gè)電子（綠球）每分子。 注意，盡管兩個(gè)獨(dú)立的紅色氫球體表示在教程氫的單分子，在現(xiàn)實(shí)中，氫的分子中含有共享一個(gè)共價(jià)鍵兩個(gè)單獨(dú)的氫原子。 通過氫的氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的電子被用于提供電流，一個(gè)燈泡，并流入陰極，他們減少氧氣（藍(lán)色球）和氫的組合成水，從而完成了反應(yīng)。 該Applet速度滑塊可以用于增加或減少事件的速度的教程。
雖然太陽(yáng)能在一個(gè)取之不盡用之不竭的可在沒有成本的存在（是無污染），光來自太陽(yáng)的能量轉(zhuǎn)換與眾多問題，嚴(yán)重限制了有效的應(yīng)用程序相關(guān)聯(lián)。 *可取的情況是設(shè)計(jì)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成一個(gè)緊湊的和便攜的形式，可以容易地運(yùn)輸?shù)竭b遠(yuǎn)的位置的機(jī)制。 許多研究工作的目的是使用集中的太陽(yáng)能以實(shí)現(xiàn)需要驅(qū)動(dòng)各種化學(xué)反應(yīng)的高溫下，通常使用化學(xué)催化劑，以產(chǎn)生可容易地儲(chǔ)存和運(yùn)輸氣體燃料的不同組合。 一些可能性是有希望的，但大多數(shù)專家在能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域認(rèn)同的*終燃料從太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換衍生為氫。
氫作為燃料的吸引力是巨大的。 分子氫從宇宙中*輕的元素制成，并且可以很容易地儲(chǔ)存和運(yùn)輸。 此外，氫氣可以來自水與分子氧作為*的副產(chǎn)物。 當(dāng)氫氣燃燒時(shí)，它與氧結(jié)合在空氣中，以再次形成水，由此再生原料。 *重要的是，釋放能量以可用形式在整個(gè)循環(huán)過程中，沒有任何中間步驟產(chǎn)生顯著量的污染物。 只要太陽(yáng)繼續(xù)產(chǎn)生它的光能量，氫供給是無窮無盡的。 目前，氫主要被用作火箭燃料（以催化燃料電池的形式示于圖1），并作為許多工業(yè)化學(xué)過程的一個(gè)組成部分。 然而，很容易實(shí)現(xiàn)的修改，*小的元素能夠滿足所有人類的電力和運(yùn)輸要求。
雖然氫可以直接從水來制備，需要某種形式的能量輸入來進(jìn)行從氧氣中分離。 驅(qū)動(dòng)該反應(yīng)的一種方法是使用一個(gè)電流中的處理被稱為電解 ，并且太陽(yáng)光能夠用來產(chǎn)生電力的方法。 電解涉及其中電流通過電極對(duì)浸入水中通過產(chǎn)生氫氣和氧氣的氣體在相對(duì)的電極的氧化還原反應(yīng)。 氫產(chǎn)生另一種可能的途徑是將太陽(yáng)光集中在足夠高的溫度，以致使水的熱分解成其氧和氫組成，然后可以分離。(奧林巴斯顯微鏡)
*終，分解水的更復(fù)雜的裝置，使利用氫的是可取的。 從其中分離可能實(shí)現(xiàn)的一種技術(shù)是通過類似于用于由植物和細(xì)菌的光合作用過程的化學(xué)反應(yīng)的方式來利用太陽(yáng)的能量。 當(dāng)它們暴露在陽(yáng)光下，綠色含葉綠素植物不斷分裂水分子，釋放出氧和氫結(jié)合與二氧化碳以形成糖。 如果此*部分中，或類似的過程中，可以被復(fù)制，氫的無限供應(yīng)將是可用的，由太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的輸入。
甲顯著努力集中在人工光，這在一個(gè)基本水平，可以被描述為光誘導(dǎo)電荷分離在分子定義的接口的發(fā)展。 之一的本研究的預(yù)期目標(biāo)是光控酶和甚至分子尺度電子裝置，它包括電荷載體在響應(yīng)中傳送到光及化學(xué)活性的發(fā)展。 這種研究的另一個(gè)目的是在生物技術(shù)生產(chǎn)的，如酶和色素物質(zhì)。 在*近幾年，降解油細(xì)菌和類似的生物已被用來清理泄漏。 目前，科學(xué)家們正在試圖完善使用活和生長(zhǎng)在太陽(yáng)能用于各種生物修復(fù)目的，如清理污染的水供應(yīng)的生物體的方法。
在一定條件下，藻類可以誘導(dǎo)在特定階段關(guān)掉他們的正常光合序列并產(chǎn)生顯著量的氫。 通過防止細(xì)胞從燃燒的燃料儲(chǔ)存在通常的方式中，藻類被強(qiáng)制到激活的替代代謝途徑導(dǎo)致生產(chǎn)氫的顯著量。 這一發(fā)現(xiàn)引起了有朝一日氫燃料可以從陽(yáng)光和水，通過采用大型光生物反應(yīng)器復(fù)合物的光合作用過程中產(chǎn)生希望。 *近的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)含有吸光色素遺傳工程 ，使他們能夠?qū)㈥?yáng)光轉(zhuǎn)換成細(xì)胞能量，而不依賴于葉綠素海洋細(xì)菌。 這一發(fā)現(xiàn)提出了使用易于操縱的細(xì)菌，如大腸桿菌的可能性 大腸桿菌 ，在光驅(qū)動(dòng)能源發(fā)電具有物理和生命科學(xué)的許多應(yīng)用。