鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:945次 | 2018年11月28日
燃料電池的大事件介紹
燃料電池是一種清潔高效的能源利用方式,它是一種能夠持續(xù)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。近20年以來(lái),燃料電池這種高效、潔凈的能量轉(zhuǎn)化裝置得到了各國(guó)政府、開(kāi)發(fā)商及研究機(jī)構(gòu)的普遍重視。在交通運(yùn)輸、便攜式電源、分散電站、特種及水下潛器等民用與特種領(lǐng)域燃料電池展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
基于石墨烯的微生物燃料電池電極
單室無(wú)膜微生物燃料電池在柔性可穿戴器件應(yīng)用研究
美國(guó)紐約州立大學(xué)賓漢頓分校的SeokheunChoi助理教授(通訊作者)課題組設(shè)計(jì)并制備了集成在單張纖維織物上的單室無(wú)膜微生物燃料電池。
該微生物燃料電池的內(nèi)阻約為10kΩ,當(dāng)外電路負(fù)載10kΩ的電阻時(shí)能達(dá)到52μA/cm2的電流密度和6.4μW/cm2的最大功率密度,其電化學(xué)性能接近于目前的柔性紙基微生物燃料電池水平,并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了以柔性織物為基底的微生物燃料電池。在反復(fù)拉伸、扭轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試條件下,盡管纖維織物表面的導(dǎo)電碳層發(fā)生部分?jǐn)嗔巡⒁痣姵貎?nèi)阻升高,電極活性材料仍能牢固附著在纖維織物表面,從而保證機(jī)械變形條件下仍有較穩(wěn)定的輸出電流及功率密度。該研究成果已發(fā)表在《AdvancedEnergyMaterials》上。
采用陶瓷3D打印技術(shù)提高固體氧化物燃料電池的生產(chǎn)效率
加泰羅尼亞能源研究所利用陶瓷3D打印技術(shù)幫助生產(chǎn)更高效的燃料電池。
該研究項(xiàng)目被稱為cell3ditor,旨在使用陶瓷3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)可用于固體氧化物燃料電池(SOFC)制造復(fù)合材料技術(shù)。目前,制造一種固體氧化物燃料電池需要100多個(gè)步驟來(lái)生產(chǎn),不同的組件是分開(kāi)制造,然后再組裝使用玻璃密封。這種復(fù)雜性大大增加了生產(chǎn)和初始投資的成本,估計(jì)造價(jià)約為480萬(wàn)歐元。而且還會(huì)降低靈活性,限制創(chuàng)新的引入?,F(xiàn)在利用3D打印技術(shù)可以很好地改變這一切,縮短生產(chǎn)時(shí)間和成本,大大簡(jiǎn)化整個(gè)裝配過(guò)程。
中國(guó)科大成功研制出鉑超細(xì)納米線催化劑
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組與合作者,在質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑研制方面取得重要進(jìn)展。
研究人員基于集團(tuán)效應(yīng),設(shè)計(jì)出一種銠原子摻雜的鉑超細(xì)納米線催化劑。這種催化劑在燃料電池陰極氧還原反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性——在氧氣氣氛下循環(huán)使用1萬(wàn)次后,只損失了9.2%的質(zhì)量活性。而目前商用的鉑碳催化劑在氧氣氣氛下循環(huán)使用1萬(wàn)次后,質(zhì)量活性性能損失達(dá)到72.3%。從而能大幅節(jié)省貴金屬鉑的用量,推動(dòng)了該清潔能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。
中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所多相復(fù)雜系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員楊軍課題組開(kāi)發(fā)出直接甲醇燃料電池選擇性電催化劑。
研究人員在深刻理解DMFC中甲醇催化氧化和氧氣催化還原機(jī)理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)貴金屬基異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料,充分利用異質(zhì)材料中的晶格應(yīng)變效應(yīng)和電子耦合效應(yīng)調(diào)控材料的催化性能,不僅使材料具有優(yōu)良的催化活性,而且使材料對(duì)DMFC中的甲醇氧化或氧氣還原具有很好的選擇性。研究者們研究了催化劑的制備、放大和表征,在利用無(wú)質(zhì)子膜DMFC模型證實(shí)了催化劑選擇性的基礎(chǔ)上,成功組裝了DMFC單電池。該研究結(jié)果發(fā)表于《ScienceAdvances》上。
中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所研究員周小春ACSNano:高功率密度輕柔燃料電池
蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員周小春課題組通過(guò)設(shè)計(jì)一種新型的柔性復(fù)合電極從而制備出輕柔的吸氣式質(zhì)子交換膜燃料電池。
新型的柔性電極由碳納米管膜打孔后再?gòu)?fù)合碳紙制備而成,其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、良好的柔性和高透氣性等優(yōu)點(diǎn),有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的輸運(yùn)。并且這種電極可同時(shí)作為氣體傳輸層和集流體,取代了傳統(tǒng)質(zhì)子交換膜燃料電池中的石墨或金屬集流體,極大減小了燃料電池的體積和重量。由這種柔性電極制備出的質(zhì)子交換膜燃料電池具有5190WL-1的體積功率密度和2230Wkg-1的質(zhì)量功率密度,彎折600次后仍可以保留89.1%的性能,從30m高度落下5次后性能保持不變,展現(xiàn)出極高的功率密度和優(yōu)異的機(jī)械性能。
西工大開(kāi)發(fā)出用于燃料電池雙活性去合金化枝晶的一步法制備技術(shù)
本項(xiàng)研究工作首次開(kāi)創(chuàng)了一種靈活可控的一步電化學(xué)方法,成功合成了去合金化的AuNi多層次納米枝晶。更重要的是,該一步法制備的去合金化AuNi納米枝晶比采用傳統(tǒng)多步法去合金制備的AuNi的催化性能更加優(yōu)異,展現(xiàn)出其在燃料電池領(lǐng)域極大的應(yīng)用價(jià)值。另外,該研究工作通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了該一步法的合理性和通用性,從而為發(fā)展下一代新型電催化材料提供了一種全新的思路。
俄研制出氫燃料電池納米鎂粉末
俄羅斯科學(xué)院物理學(xué)學(xué)院與西伯利亞聯(lián)邦大學(xué)科學(xué)家合作,研發(fā)出一種制造氫燃料電池的粉末材料。
為貯存和運(yùn)送足夠汽車行駛的氫氣量,科學(xué)家們通常在高壓下以壓縮、液化、瓶裝和罐裝形式貯存氫氣,以化合物的形式貯存氫氣的新技術(shù)也相繼問(wèn)世。多年研究證明,以氫化物形式貯存氫氣最具前景的金屬是鎂。鎂的密度不大,價(jià)格相對(duì)低廉。這次,俄研究人員研發(fā)出一種技術(shù),能合成一種納米分散性鎂粉末,從而“貯存”更多氫氣。參與這項(xiàng)工作的物理數(shù)學(xué)教授格里戈里·丘里洛夫說(shuō),他們用鎂粉末合成的氫,超過(guò)目前世界上含量最高的原料,向制造出真正安全的氫燃料電池又近了一步。
myFC制造出世界上最薄的燃料電池
瑞典的myFC在便攜式電子產(chǎn)品的綜合綠色能源方面取得技術(shù)突破。該公司近期推出世界上最薄的燃料電池,新電池myFCLAMINA?薄膜燃料電池非常纖薄,可以嵌入式完全內(nèi)置在智能手機(jī)和便攜式充電器設(shè)備中。
微型電子產(chǎn)品要求更少的空間和更多的性能。該公司在去年11月第一次展示集成燃料電池的智能手機(jī)和電力工作站。然而,電池從裝置的外殼突出0.9mm,新電池-myFCLAMINA?薄膜FC技術(shù)可以完全集成在設(shè)備中。
該工作首先通過(guò)化學(xué)油相合成并精細(xì)表征了具有特殊結(jié)構(gòu)的六方PtPb合金納米片,并評(píng)價(jià)了該材料的氧還原和醇氧化催化性能,最后基于量化計(jì)算結(jié)果證明膨脹晶格應(yīng)力對(duì)Pt(110)面的催化性能有大的促進(jìn)作用。這一全新活性位點(diǎn)的提出突破了過(guò)去人們對(duì)晶格應(yīng)力作用的傳統(tǒng)理解,為高性能電催化材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)指出了新方向。