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美科学家开发出新型聚合物燃料电池,工作温度为80-160℃

2022.02.14 来自:第一电动网

当前的燃料电池的运行温度为60-80℃,因此需要大型散热器和进气口才能保持温度。据外媒报道,为解决该问题,洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的科学家们开发出一种可在80-160℃下运行的新型聚合物燃料电池,其额定功率密度比最先进的燃料电池更高,解决了长期存在的过热问题。而过热问题也是卡车和公共汽车等交通运输工具使用中型和重型燃料电池面临的主要技术障碍之一。


(图片来源:洛斯阿拉莫斯国家实验室)


洛斯阿拉莫斯材料合成与集成器件组(Materials Synthesis&Integrated Devices group)研究人员Yu Seung Kim表示:“燃料电池是一种能量转换装置,通过电化学结合空气中的氢和氧来发电。与其他电动汽车一样,燃料电池汽车是零排放汽车,并没有与烟雾相关或温室气体尾气排放。此外,氢气可以从多种国内资源中生产,具有零温室气体排放的潜力。”


氢燃料电池是中型和重型公路运输的理想选择,包括卡车和公共汽车,并且还可用于海洋、铁路和航空应用。


鉴于全球都致力于减少运输排放,因此未来中型和重型运输需要实现电气化,无论是采用电池还是氢燃料电池。与电池驱动的车辆相比,燃料电池可为远程应用提供快速燃料和充足的燃料存储。几十年来,研究人员一直在探索可以在100℃以上运行的燃料电池,通过更好的热量和水管理来实现更简单的燃料电池系统。虽然需要额外操作来确定重型应用所需的耐用性,但这项研究提供了一种可在炎热和干燥条件下制造高性能燃料电池的解决方案。


传统的高温聚合物电解质膜燃料电池在电极处的电解质为磷酸作。但在这项研究中,洛斯阿拉莫斯团队设计出一种由膦化聚合物和全氟磺酸组成的聚合物电解质。在这种复合电解质结构中,研究小组发现全氟磺酸中的一个质子会转移到膦化聚合物上,并显著提高了质子传导性。通过采用复合聚合物电解质,研究人员能够在160℃温度下实现燃料电池每平方厘米近800毫瓦的额定功率密度,比磷酸基燃料电池高60%。


此项研究由美国能源部(DOE)高级研究计划署能源(ARPA-E)提供支持,旨在开发用于运输应用的创新高温聚合物电解质燃料电池。




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