交通运输部门的电气化对未来的能源和环境至关重要

美国作为全球最大的能源消费国之一,交通运输部门的电气化对未来的能源和环境至关重要。不过,该部门的电气化需要大功率的燃料电池(单独使用或与电池结合使用),以促进向电动车辆(汽车和卡车)、船只和飞机过渡。

液体燃料电池是传统氢燃料电池的完美替代品,因为不需要运输和存储氢,可以为无人潜水器、无人机以及电动飞行器提供动力,而且可以大大降低成本。此外,此类燃料电池还可以作为现有纯电动汽车的增程器,以促进电动汽车的普及。

现在,美国圣路易斯华盛顿大学(Washington University in St. Louis)McKelvey工程学院的工程师们研发了一款高功率直接硼氢化物燃料电池(DBFC),其工作电压是传统氢燃料电池的两倍。

该研究团队由Roma B.和Raymond H. Wittcoff杰出大学教授Vijay Ramani领导,率先研发了一种反应物:可确定实现大功率运行的最佳流量、流场结构以及停留时间,从而解决了DBFC的关键挑战,即适当分布的燃料和氧化剂以及缓解寄生反应。

更重要的是,该团队展示了一个单电芯,其工作电压为1.4V或更高,是传统氢燃料电池的2倍,峰值功率接近1瓦特/平方厘米。将电压提高一倍就可以实现更小、更轻、更高效的燃料电池设计,意味着当多块电池变成电池组用于商业用途时,在重量和体积方面将获得显著优势。此外,研究人员的方法也广泛适用于其他类别的液体燃料电池。

改进现有燃料电池技术的关键是减少或消除副作用,实现这一目标的主要研究方向包括研发新型催化剂,以解决采用燃料电池和现场部署燃料电池所面临的重大障碍。

研究人员表示:“燃料电池制造商通常不愿意投入大量资金或精力来采用一种新材料,但是利用现有的硬件和组件达到相同或更好的性能则可以改变游戏规则。催化剂表面形成氢泡沫一直是直接硼氢化钠燃料电池的一个问题,但是可以通过合理设计流场最大限度地减轻该问题的影响。”