斯坦福研制适应低温的固体氧化物燃料电池

2013-11-07 15:01 来源:电子信息网 作者:蒲公英

更快、更小、更低温,纳米技术研究人员往往喜欢对他们研发的新技术以“更”来描述,但来自美国斯坦福大学纳米原型实验室的Fritz Prinz教授日前宣称开发出了可以用“最”来描述的创新科技。由Prinz率领的研发团队发明创造的固体氧化物燃料电池,每立方英寸所能传递的能量是目前技术中最高的,而且其低温适用性优势明显,并打破了原有的燃料电池最低正常工作温度的纪录。

美国能源部的相关政策已经表明,固体氧化物燃料电池将是未来洁净能源的主流研发方向。通过利用一些更为常见的民用燃料资源,燃料电池有望在将来的某一天成功取代大型的燃油驱动能量生产方式,为了早日把燃料电池应用到日常生活中,更高的效能和更低的正常工作温度是产品开发中的核心影响要素。Prinz团队大幅度提高了相关的技术水平,让我们更接近这一目标,这个里程碑式的创新科学技术被刊登在了Nano Letters科技杂志上,Science(超高水品学术期刊)也对该技术做了报道。

经过前后十几年大量科研人员和若干届学生的共同努力,才有了今天这款拥有创纪录性能表现的固体氧化物燃料电池产品。该项研究开始于1999年,当时日本本田汽车公司联系到Prinz教授,请求他开展此工作,因为本田公司非常清楚固体氧化物燃料电池将成为一种非常有竞争力的车载辅助电源装置,所以它们想拥有更棒的燃料电池,在市场竞争中占据有利地位。

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纳米级微粒突起结构且凹凸不平的薄膜是低温下高效能固体氧化物燃料电池的基础

固体氧化物燃料电池是可分离、能堆叠在一起的小型单元集合体,每个单元由三个部分组成:燃料、氧气供应源和一层特别制造的薄膜。最为常见的燃料有氢气和天然气,预先添加入车载储存罐或储存箱中,再向燃料电池不断供应;氧气直接来自于空气;特制薄膜是使用一种固体氧化物加工的,可以把氧气和燃料分离到不同两侧,并把阴性带有负电荷的氧离子从氧气这一侧传递到燃料这一侧,最终有效地加剧释放能量的氧化还原反应。

特制薄膜经加工喷涂上了铂金粒子,在氧气侧该粒子帮助破坏中性的氧气分子结构,转化成带负电荷的氧离子,然后薄膜把氧离子运往燃料侧,一旦与燃料发生接触,二者就发生强烈的氧化还原反应,并立刻释放出大量的电子(电力学最小微量),而游离态的电子可以用来为各种电器设备功能,比如电灯泡、智能手机和汽车。

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燃料电池 斯坦福

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