現(xiàn)美國(guó)新研發(fā)的新燃料電池功率增加10倍

    鋰電世界    如果你想開(kāi)上電動(dòng)汽車進(jìn)行長(zhǎng)途旅行，就需要一部燃?xì)怛?qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，就像雪佛蘭?福特中(ChevroletVolt)的那種，這樣才能延長(zhǎng)它的行駛里程。問(wèn)題是，它用這樣的發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并不比傳統(tǒng)汽車更有效率。事實(shí)上，它的效率甚至更低，因?yàn)樗幸粋€(gè)沉重的電池組，帶起來(lái)很費(fèi)力。

    現(xiàn)在，美國(guó)馬里蘭大學(xué)(UniversityofMaryland)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種燃料電池，更為有效，可以替代汽油發(fā)電機(jī)。就像所有的燃料電池一樣，它發(fā)電依靠的是化學(xué)反應(yīng)，而不是燃燒燃料，而且發(fā)電效率兩倍于內(nèi)燃發(fā)電機(jī)。

    研究人員的燃料電池大大改進(jìn)了版本，這種型號(hào)有一種陶瓷固體電解質(zhì)(solidceramicelectrolyte)，而且被稱為固體氧化物燃料電池(solid-oxidefuelcell)。不同于汽車中常用的氫燃料電池，固體氧化物燃料電池的運(yùn)行可以采用多種現(xiàn)成燃料，包括柴油，汽油和天然氣。它們已經(jīng)被用于給建筑物發(fā)電，但都認(rèn)為在汽車中使用不切實(shí)際，因?yàn)樗鼈兲螅惨驗(yàn)樗鼈冞\(yùn)行溫度非常高，通常大約需要900攝氏度。

    通過(guò)開(kāi)發(fā)新的電解質(zhì)材料，改變電池設(shè)計(jì)，研究人員制成的燃料電池更加緊湊。它可以產(chǎn)生10倍以上的功率，這是對(duì)比同樣尺寸的傳統(tǒng)電池而言，而且可以比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)更小，同時(shí)產(chǎn)生同樣的功率。

    研究人員也降低了燃料電池的運(yùn)行溫度，降低了幾百度，這就使他們可以使用更便宜的材料。“這是一個(gè)巨大的成本差異，”埃里克?瓦西門(EricWachsman)說(shuō)，他是馬里蘭大學(xué)能源研究中心主任，領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究。他說(shuō)，研究人員已經(jīng)確定了一些簡(jiǎn)單的方法，可以提高輸出功率，進(jìn)一步降低溫度，使用的一些方法在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)顯示出可喜的成果。這些進(jìn)展可使成本降低到某一點(diǎn)，這樣它們就可與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)。瓦西門說(shuō)，他正處在早期階段，要開(kāi)辦公司，商業(yè)化這項(xiàng)技術(shù)。

    瓦西門的燃料電池目前運(yùn)行在650攝氏度，而他的目標(biāo)是降低到350攝氏度，以用于汽車。隔離燃料電池并不難，因?yàn)樗鼈兒苄。粋€(gè)足夠大的燃料電池組，要驅(qū)動(dòng)汽車，只需要10厘米的邊長(zhǎng)。高溫是一個(gè)更大的問(wèn)題，因?yàn)檫@就需要在設(shè)備中使用昂貴的耐熱材料，也因?yàn)榧訜犭姵剡_(dá)到工作溫度，需要較長(zhǎng)的時(shí)間。降低溫度，瓦西門就可以使用較便宜的材料，而且可以減少電池啟動(dòng)所需要的時(shí)間。

    即使有了這些進(jìn)步，燃料電池仍然不會(huì)很快上場(chǎng)，而汽車每次短途行駛，開(kāi)關(guān)電池都會(huì)導(dǎo)致很大的磨損，這會(huì)減少它的壽命。相反，它會(huì)搭配電池組，就像福特中的內(nèi)燃機(jī)那樣，瓦西門說(shuō)。這樣，燃料電池的運(yùn)行就可以更平穩(wěn)，有助于保持電池的優(yōu)勢(shì)，不會(huì)產(chǎn)生突然發(fā)力加速。

    研究人員取得他們的成果，主要是因?yàn)楦倪M(jìn)了固體電解質(zhì)材料，這些材料就在固體氧化物燃料電池的核心。在傳統(tǒng)的燃料電池中，電解質(zhì)要足夠厚，以提供結(jié)構(gòu)性支持。但電解質(zhì)的厚度限制了發(fā)電量。在過(guò)去的幾年中，研究人員一直在開(kāi)發(fā)一些設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)不需要電解質(zhì)支持電池，這樣，他們就可以使電解質(zhì)更薄，在較低溫度下獲得很高的輸出功率。馬里蘭大學(xué)的研究人員使這一步邁得更大，他們開(kāi)發(fā)出新的多層電解質(zhì)，提高的輸出功率還要多。