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美研发新型燃料电池,将用于水下无人机与电动飞机

时间:2019-03-05 作者:Technews 阅读:
近期美国科学家已开发出全新的燃料电池,工作电压是现有燃料电池的两倍以上,未来更有望以低成本助无人水下载具、无人机和电动飞机一臂之力。
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近期美国科学家已开发出全新的燃料电池,工作电压是现有燃料电池的两倍以上,未来更有望以低成本助无人水下载具、无人机和电动飞机一臂之力。VskEETC-电子工程专辑

通常提到电池储能技术,人们首先想到的或许都是锂离子电池,但除此之外,燃料电池也是储能界的明日之星,只要稳定供应氧和燃料来源,燃料电池就可持续不间断的提供电力。VskEETC-电子工程专辑

燃料电池发展至今,各地科学家也已研发出不同类型的电池技术,像是近期美国圣路易斯华盛顿大学工程团队便打造出全新的直接硼氢化物燃料电池(direct borohydride fuel cell,DBFC),工作电压更是现有燃料电池技术的 2 倍以上。VskEETC-电子工程专辑

其中DBFC是一种新型的燃料电池,为碱性燃料电池的一员,基本上是将硼氢化钠或硼氢化钾当做燃料,具有功率密度高、绿色无污染、燃料易于储存和运输等优点,且由于该技术不需要昂贵的铂催化剂,成本比一般燃料电池还要低,更可应用在小型携带式电子产品上,近年来颇受科学家欢迎。VskEETC-电子工程专辑

5ri5.jpgVskEETC-电子工程专辑
(Source:圣路易斯华盛顿大学)VskEETC-电子工程专辑

具中性浮力易搭配

圣路易斯华盛顿大学团队最近则成功在 DBFC 有所突破,透过开发新型离子交换膜:pH 梯度微型双极界面(pH-gradient-enabled microscale bipolar interface,PMBI),让新电池能以低成本为任何交通运输工具供电,包括水中无人机、无人机,甚至是电动飞机,这些都是目前锂离子电池难以抵达的境界。VskEETC-电子工程专辑

圣路易斯华盛顿大学工程学院能源、环境与化工教授 Vijay Ramani 表示,PMBI 是新电池的核心技术,其具有中性浮力(在水中不会往上或往下浮)优势,它让科学家可在水下载具使用搭配液态反应物与产品的燃料电池。VskEETC-电子工程专辑

新型 DBFC 跟其他燃料电池一样,主要由阳极、电解质和阴极组成,而该团队研发的电池是分别在正负阴阳极放入酸性电解质与碱性电解质,并运用 PMBI 防止酸碱电解质相互混合,最终形成 pH 梯度来传递离子,运用两极之间的电压差来发电。VskEETC-电子工程专辑

开发新型离子交换膜为长久以来的大挑战,论文主要作者 Zhongyang Wang 指出,自从 PBMI 可顺利运作后,团队已进一步优化高效率燃料电池设计,未来则将持续研究电池在水下无人机、无人机等设备的应用。目前研究已发表在《Nature Energy》。VskEETC-电子工程专辑

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