科學家研制出可延長燃料電池時長的新型隔膜
中國電池網 電動車商情網 俠名 電動車維修 2006-3-2 9
| 直接式甲醇燃料電池可向從筆記本電腦、手機再到iPod的各種各樣移動式無線電子設備提供電能。這種電池的實現將得益于由美國賓州大學工程師開發設計的新型集成式滲透膜和電極膜。機械工程與材料科學教授、王朝陽博士負責指導這項研究，他說：“基于我們新方法設計的甲醇燃料電池可以使筆記本電腦連續運行20小時，而目前使用6%甲醇和水混合物的燃料電池只能支持2到3個小時。” 刊登在最近一期《電氣化學社會》雜志上的論文《在直接式甲醇燃料電池中甲醇和水的低通薄膜》中詳細介紹了這種新方法。作者為材料科學博士生劉富強；博士后研究員盧國強和王朝陽。 直接式燃料電池通過催化隔膜表面的化學反應來產生電流，隔膜的一邊為陽極，另一邊為陰極。在隔膜的正極，甲醇被氧化，產生二氧化碳、氫離子和穿過外部電路的電子，這時燃料電池便產生了電流。氫離子穿過隔膜并在燃料電池中的陰極與空氣中的氧氣結合，產生水。 然而在實際中，直接式燃料電池的效率受到隔膜阻礙燃料通過的影響。氫離子、甲醇和水都可能滲透過薄膜。甲醇和水對薄膜的滲透降低了電池的電壓并浪費了燃料。 王教授表示研究人員傳統上使用稀釋過的甲醇和水混合物作為燃料陽極，以防止甲醇透過隔膜。然而，他和賓州電化學發動機研究中心的研究小組通過一種新方法創新性地解決了這一問題。 王教授和他的小組從1998年起就一直在研究直接式甲醇電池。他們沒有把通過隔膜的甲醇作為問題中心，而是把透過太多的水作為解決問題的核心。他說，“假如你在隔膜的陽極反應區水比甲醇滲透得更多，則解決的關鍵在于甲醇，因為這會導致更多的甲醇進入陰極。控制水的滲漏即是控制甲醇的滲漏。” 帶著這樣的新觀點來解決問題，研究小組設計了一種新型電極隔膜裝置，同時具有甲醇和水的低通性，并能帶來電池的高性能。 新的設計包括在隔膜的陽極一面安置了一個新的屏障來減少甲醇的通過率，在陰極一面則構建了一個反水壓的背襯，以減少水的通過。 王教授表示新的設計允許在燃料電池中使用高濃度的甲醇甚至是純甲醇。他補充說：“高濃度的甲醇或純甲醇更適用于移動式電子設備，因為高度稀釋后的甲醇方案需要在燃料罐中攜帶大量的水，這大幅減少了系統的能量密集度。” 基于新方法的燃料電池不僅意味著更高的效率，也比目前所使用的電池更小更輕。 |
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