与实用且价格适中的燃料电池更近一步

时间：2022-03-29 10:16:52 来源：

哈佛工程与应用科学学院的Shriram Ramanathan领导的一组研究人员对使燃料电池实用且价格合理的商业可行性越来越乐观。纳米结构器件的进步，较低的工作温度以及使用丰富的燃料来源和价格便宜的材料这项技术的商业可行性不会在一夜之间发生，但是该组织认为这可能不会花很长时间。

固体氧化物燃料电池（SOFC）开发方面的专家和创新者Ramanathan说，实际上，它们可能很快成为旅途中人们的首选技术。Ramanathan的信心来自于两个方面Ramanathan的团队本月发表在《电源杂志》上的一些研究报告了SOFC技术的多项关键进展，这些进展可能会加快其进入市场的步伐。

在第一篇论文中，Ramanathan的研究小组展示了不含任何铂的稳定且功能齐全的全陶瓷薄膜SOFC。有一种名为“尤里卡”的产品。时刻。

Ramanathan解释说，在薄膜SOFC中，使用紧密堆积的特殊陶瓷膜层将电解质减少到通常规模的百分之一甚至千分之一，每层的厚度仅为纳米。这些微型SOFC通常包含铂电极，但它们价格昂贵且不可靠。如果使用多孔金属电极，则它们在很长一段时间内往往会固有地不稳定。他们开始凝聚，并在燃料电池中形成开路， Ramanathan说。Ramanathan的无铂微型SOFC消除了此问题，从而实现了双赢：降低成本和提高可靠性。

在本月发表的第二篇论文中，该团队演示了一种以甲烷为燃料的微型SOFC，其工作温度低于500摄氏度，这一壮举在该领域相对罕见。

这里的解释是传统的SOFC已在大约800-1000摄氏度下运行，但是这样的高温仅对固定发电有用。简而言之，例如，使用它们来给智能手机通电是不可行的。近年来，材料科学家一直在努力将所需的工作温度降低到大约300-500摄氏度，这是Ramanathan所称的范围。最佳景点。

而且，当燃料电池在较低的温度下运行时，材料的可靠性就不那么重要了？例如，允许使用较便宜的陶瓷和金属互连件？并且启动（加热）时间可以缩短。在这个领域，低温是圣杯。拉马纳森说。 “如果您可以实现在300-500摄氏度范围内运行的高性能固体氧化物燃料电池，则可以将它们用于运输工具和便携式电子产品中，并使用不同类型的燃料。”

在团队的SOFC中，最重要的是使用来自丰富廉价的天然气的甲烷。直到最近，氢气一直是SOFC的主要燃料。但是，纯氢需要大量处理。“制造纯氢很昂贵”。 Ramanathan说，“这严重限制了应用范围。”

随着甲烷开始成为替代燃料，温度，可靠性和可负担性方面的进步应继续相互促进。

长期以来，电化学燃料电池一直被视为化石燃料的潜在环保替代品–尤其是因为大多数SOFC留下的废物仅比水少一点？尽管使用SOFC向笔记本电脑和手机充电或驱动下一代汽车和卡车的障碍仍然是可靠性，温度和成本。

燃料电池通过将化学能（来自氢或碳氢化合物燃料，例如甲烷）转化为电流来运行。氧离子从阴极穿过电解质，流向阳极，在阳极上，氧离子将燃料氧化，产生一股电子流，返回阴极。原则上这似乎很简单，但直到现在，SOFC仍更适合实验室使用。而不是办公室或车库。

对于美国而言，使用甲烷的学术研究令人大为宽慰，因为摆脱了资本投资，加工和化学过程以获取氢气，然后将其存储起来并由普通人处理的问题？是经济杀手。使用诸如甲烷之类的可压缩气体是对现实世界的现实思考的一项重大改进。

但是请记住，日本人现在已经在市场上使用甲醇生产小型液体燃料电池。尽管波士顿令人兴奋，但比赛仍在继续。哈佛大学的确有优势–吗？甲烷价格低廉且易于制造，再通过管道输送到全国的城市房屋。

让我们希望哈佛团队能够取得更大的进步。有了燃料电池效率和低成本燃料源，广泛使用的高效小规模发电技术可以与燃料电池汽车的充电并驾齐驱。的确是个好消息。

通过。布莱恩·韦斯滕豪斯

资源：尤里卡！燃料电池闪电罢工！

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