科學(xué)家研制出可延長燃料電池時長的新型隔膜

m.photographerstories.com 來源：中國電池網(wǎng)　　　電動車商情網(wǎng) 作者：俠名類別：電動車維修時間：2006-3-2 9

直接式甲醇燃料電池可向從筆記本電腦、手機再到iPod的各種各樣移動式無線電子設(shè)備提供電能。這種電池的實現(xiàn)將得益于由美國賓州大學(xué)工程師開發(fā)設(shè)計的新型集成式滲透膜和電極膜。機械工程與材料科學(xué)教授、王朝陽博士負(fù)責(zé)指導(dǎo)這項研究，他說：“基于我們新方法設(shè)計的甲醇燃料電池可以使筆記本電腦連續(xù)運行20小時，而目前使用6%甲醇和水混合物的燃料電池只能支持2到3個小時。” 刊登在最近一期《電氣化學(xué)社會》雜志上的論文《在直接式甲醇燃料電池中甲醇和水的低通薄膜》中詳細(xì)介紹了這種新方法。作者為材料科學(xué)博士生劉富強；博士后研究員盧國強和王朝陽。直接式燃料電池通過催化隔膜表面的化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電流，隔膜的一邊為陽極，另一邊為陰極。在隔膜的正極，甲醇被氧化，產(chǎn)生二氧化碳、氫離子和穿過外部電路的電子，這時燃料電池便產(chǎn)生了電流。氫離子穿過隔膜并在燃料電池中的陰極與空氣中的氧氣結(jié)合，產(chǎn)生水。然而在實際中，直接式燃料電池的效率受到隔膜阻礙燃料通過的影響。氫離子、甲醇和水都可能滲透過薄膜。甲醇和水對薄膜的滲透降低了電池的電壓并浪費了燃料。王教授表示研究人員傳統(tǒng)上使用稀釋過的甲醇和水混合物作為燃料陽極，以防止甲醇透過隔膜。然而，他和賓州電化學(xué)發(fā)動機研究中心的研究小組通過一種新方法創(chuàng)新性地解決了這一問題。王教授和他的小組從1998年起就一直在研究直接式甲醇電池。他們沒有把通過隔膜的甲醇作為問題中心，而是把透過太多的水作為解決問題的核心。他說，“假如你在隔膜的陽極反應(yīng)區(qū)水比甲醇滲透得更多，則解決的關(guān)鍵在于甲醇，因為這會導(dǎo)致更多的甲醇進(jìn)入陰極�？刂扑臐B漏即是控制甲醇的滲漏。” 帶著這樣的新觀點來解決問題，研究小組設(shè)計了一種新型電極隔膜裝置，同時具有甲醇和水的低通性，并能帶來電池的高性能。新的設(shè)計包括在隔膜的陽極一面安置了一個新的屏障來減少甲醇的通過率，在陰極一面則構(gòu)建了一個反水壓的背襯，以減少水的通過。王教授表示新的設(shè)計允許在燃料電池中使用高濃度的甲醇甚至是純甲醇。他補充說：“高濃度的甲醇或純甲醇更適用于移動式電子設(shè)備，因為高度稀釋后的甲醇方案需要在燃料罐中攜帶大量的水，這大幅減少了系統(tǒng)的能量密集度。” 基于新方法的燃料電池不僅意味著更高的效率，也比目前所使用的電池更小更輕。