适用温度范围更广,科学家研发卡车、公共汽车用高温燃料电池

过去科学家一直在寻找适用100°C以上温度的聚合物燃料电池解决方案,让电池在炎热、干燥下仍可维持高性能运转,也不用花费大量心力维护冷却系统,现在美国科学家研发出运行温度介于80~160°C、可以设置在卡车与公共汽车的聚合物燃料电池。

燃料电池主要是把燃料中的化学能转换成电能,最常见的燃料为氢,也就是能应用在汽车、航空与铁路系统的氢燃料电池,不过燃料电池还有许多不同燃料,公用点都是对环境的污染比电池与化石燃料还要少,近年来备受关注。

然而目前的燃料电池若要在80~160°C环境温度下运转,还需要添增大型散热器与空气入口等设备来维持冷却,因此科学家设想,不如开始研发适用范围达100°C以上的燃料电池,通过更好的热管理与水管理来实现运行更简易的燃料电池系统。

现在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)则已开发出高温聚合物交换膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cells),传统的聚合物电解质燃料电池运行温度落在80~100℃,主要用磷酸当成电解质,不过研究团队以膦酸化聚合物(phosphonated polymer)、全氟磺酸(Perfluorosulfonic acids)取而代之,温度范围也达80~160℃。

新型聚合物来自膦酸化聚合物、全氟磺酸,研究团队发现全氟磺酸中的质子会转移到膦酸化聚合物上,显著提高质子传导率,在160℃下燃料电池额定功率密度高达800 mW/cm2,比磷酸基燃料电池高60%。

研究团队看好未来燃料电池的发展,团队认为,其他电动汽车一样,燃料电池车也是零排放未来车,不会排放任何二氧化碳、悬浮微粒,洛斯阿拉莫斯国家实验室合成与集成设备Yu Seung Kim表示,各国也可以自己制氢,具有零温室气体排放潜力。

(首图来源:Flickr/Paul BurroughsCC BY-SA 2.0)

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