燃料電池技術(shù)新進(jìn)展

華盛頓州立大學(xué)(WSU)的研究人員在固體氧化物燃料電池(SOFCs)方面取得了關(guān)鍵進(jìn)展，這可能使這種高能效、低污染的技術(shù)成為替代汽油內(nèi)燃機(jī)更可行的汽車動(dòng)力。由化學(xué)與生物工程學(xué)院博士研究生Qusay Bkour和Su Ha教授牽頭，開(kāi)發(fā)出一種獨(dú)特而廉價(jià)的納米催化劑，使燃料電池將現(xiàn)有的汽油等液體燃料轉(zhuǎn)化為電能，而整個(gè)電化學(xué)過(guò)程毫無(wú)停滯。這項(xiàng)刊登在《Applied Catalysis B: Environmental》雜志上的研究，可能會(huì)引領(lǐng)低CO2排放的高效汽油動(dòng)力汽車的發(fā)展，減緩全球變暖。

“人們非常關(guān)注能源、環(huán)境和全球變暖問(wèn)題，”Bkour說(shuō)?！拔曳浅８吲d，因?yàn)槲覀兛梢哉业侥茉磫?wèn)題的解決方案，同時(shí)減少導(dǎo)致全球變暖的CO2的排放?！比剂想姵靥峁┝艘环N清潔高效的方法，將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。它們與電池相似，有陽(yáng)極、陰極和電解液。然而，不同于之前的儲(chǔ)能電池，燃料電池可以在有燃料的情況下持續(xù)供電，因?yàn)樗鼈円揽侩娀瘜W(xué)反應(yīng)而不是活塞做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，所以它們比汽車?yán)锏膬?nèi)燃機(jī)效率更高。

當(dāng)氫被用作燃料時(shí)，唯一的廢物就是水。盡管氫燃料電池技術(shù)前景廣闊，但是在燃料罐中儲(chǔ)存高壓氫氣也帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)和安全挑戰(zhàn)。美國(guó)幾乎沒(méi)有氫氣儲(chǔ)存基礎(chǔ)設(shè)施，而且該技術(shù)的市場(chǎng)滲透率非常低。Bkour說(shuō)：“目前沒(méi)有燃料電池可以使用現(xiàn)有的汽油等液體燃料。”與純氫燃料電池不同，該研究開(kāi)發(fā)的SOFCs技術(shù)可以使用現(xiàn)有多種液體燃料，如汽油、柴油，甚至生物柴油燃料，而且不需要使用昂貴的金屬作為催化劑。由汽油驅(qū)動(dòng)的汽車可以繼續(xù)使用現(xiàn)有的加油站。

然而，使用汽油的燃料電池往往會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)積聚碳，阻止轉(zhuǎn)化反應(yīng)。液體燃料中常見(jiàn)的其他化學(xué)物質(zhì)，如硫，也能阻止反應(yīng)并使燃料電池失效。“碳引發(fā)的催化劑失活是與液態(tài)烴催化重整相關(guān)的主要問(wèn)題之一，”Bkour說(shuō)。他們通過(guò)使用一種添加鉬納米顆粒、由廉價(jià)的鎳制成的催化劑，使得SOFCs能夠連續(xù)運(yùn)行24 h而不出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)能夠抵抗碳積累和硫中毒。相比之下，普通的純鎳催化劑在1 h內(nèi)就失效了。

液體燃料電池技術(shù)在各種耗電市場(chǎng)，包括運(yùn)輸應(yīng)用方面有著巨大的機(jī)遇。研究人員現(xiàn)在正在與汽車工業(yè)建立橋梁，試圖制造出能夠在真實(shí)環(huán)境和更持久條件下運(yùn)行的燃料電池。