燃料電池的商用突破就在便攜產(chǎn)品
摘要： 和CDMA,GPS這些受到歡迎的技術(shù)一樣,燃料電池同樣經(jīng)歷了由**或者航空轉(zhuǎn)向民用的過程,并且燃料電池的發(fā)展歷程已經(jīng)超過100年,在技術(shù)和安全方面已經(jīng)得到驗證。現(xiàn)在研究人員需要考慮的是,如何讓它順利地走進人們的日常生活中。大多數(shù)從事燃料電池研發(fā)的公司都認為便攜式消費電子是一個絕佳的突破口。
關(guān)鍵詞： 燃料電池;直接甲醇燃料電池;DMFC;電解質(zhì)膜
我們在準備長途旅行之前,總是不會忘記檢查是否隨身攜帶了信用卡或者錢包,當然還有手機或者筆記本電腦的備用電池和充電器,它們的重要性伴隨著人們對手機和筆記本電腦的依賴日益彰顯。其癥結(jié)所在就是電池的有限的工作時間,目前便攜式電子產(chǎn)品使用的鋰離子電池已經(jīng)無法應(yīng)付長時間操作的需求。一塊手機普通的鋰電池只能維持幾天時間,筆記本電腦的電池也就幾個小時。而隨著無線技術(shù)和音視頻功能越來越受歡迎,對電池的工作時間的要求與日俱增,傳統(tǒng)二次電池(包括鋰電池和鎳電池)已經(jīng)成為瓶頸,桎梏了便攜式產(chǎn)品向更豐富功能的方向發(fā)展。
與傳統(tǒng)二次電池相比,燃料電池的能量至少要高10倍。一個鋰離子電池能提供300Whr/L的電量密度,而甲醇燃料電池的電量密度卻高達4800 Whr/L,10ml的甲醇可以保證13.5小時的通話時間或者642小時的待機時間。因此,東芝、IBM、NEC等許多國際著名的電子公司都傾注精力和財力研究燃料電池,目前世界前十大營收企業(yè),除Walmart外,均有投資氫能或燃料電池產(chǎn)業(yè)。
專攻便攜式應(yīng)用的DMFC
理論上,燃料電池(Fuel Cell)并不是電池,只是把燃料(例如氫氣)和氧化劑通過電極反應(yīng)直接生成電流的裝置,由于它的生成物是水,因而具有相當?shù)沫h(huán)保優(yōu)勢。燃料電池的典型結(jié)構(gòu)就是層迭電池單元的堆棧(Stack),一個堆�？梢园鄠�單獨的燃料單元(圖1)。而每個單元的基本結(jié)構(gòu)與電解水裝置相類似,包含2個正負電極(陽極和陰極),電解質(zhì)以及催化劑。陽極為氫電極,陰極為氧電極,陽極和陰極上都含有一定量的催化劑,目的是用來加速電極上發(fā)生的電化學反應(yīng)。以氫氧反應(yīng)為例,在陰極催化劑的作用下,一個氫分子分解成2個氫離子,同時釋放出2個電子,由于阻隔膜對電子的過濾作用,電子無法通過電解質(zhì)只能繞行,從而形成電流。而氫離子可以順利通過電解質(zhì)達到陰極和空氣中的氧原子反應(yīng)生成水(圖2)。
圖1 燃料電池的基本結(jié)構(gòu)
