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找到新材料,氢燃料电池研发获重大突破

2020-12-27 12:02:37    来源:书生家电网    浏览次数:    字号:TT

  12月初发布在《自然·材料》期刊上的一份研究称,在氢燃料电池的设计上获得突破,找到新型聚合物材料,既能达到散热要求,又能维持燃料电池运作所需的高温。

找到新材料,氢燃料电池研发获重大突破

  氢燃料电池是近年热门的洁净能源发展领域之一。燃料电池是通过化学反应将电池内的化学能转化为电能的供电单元。最常见的燃料是氢,有的也采用天然气、醇和甲烷等。氢燃料通过电化学反应后,唯一的产物是水,完全无污染。

  项目负责人美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的金于胜说:“使用高效燃料电池的商用汽车已经在研发过程中,现在需要更多的技术创新,支持新一代可用于重型机车的燃料电池。当前燃料电池遇到的一个难点是,放热电化学反应的散热问题。”

  现有的燃料电池,在高电压运作时散热水平可以达到要求。可是为了让燃料电池有效工作,电池单元组的温度又至少要提升到引擎冷却剂的水平,比如100摄氏度。

  这项研究由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、德国斯图加特大学、美国新墨西哥大学、桑迪亚国家实验室合作完成。研究称:“发明了一种基于聚苯乙烯膦酸燃料电池使用的质子导体,可以在没有水、200摄氏度的条件下,仍然保持很高的质子导电率。”

  使用氢燃料的尝试

  欧洲公司空客说,希望在2035年推出世界上第一个氢能源商务航班服务。

  一些汽车制造商已经在研发使用氢燃料电池的新车型。

  交通政策立法机构注意到了这个新趋势,德国和意大利在指定计划规范氢能源火车的运行。

  排污严重的行业,比如钢铁制造业,在考虑使用氢能源作为替代燃料。德国重工业公司蒂森克虏伯股份公司在设计使用氢能源的炼钢炉。

  氢能源技术现状

  既然氢元素资源丰富,又高效无污染,那困难在哪里呢?

  得到氢气的一个办法是把水电离,分解成氢气和氧气。可是这个过程需要消耗大量的能量,这需要靠燃烧煤炭或天然气获得。这就失去了使用氢能源的意义。

  现在生产氢能源主要有三种方案。第一种使用洁净可再生能源电解生成氢气,虽然是完全无污染的方式,可是可再生能源成本太高。第二个方案从天然气中获得所谓“蓝色氢”,但是这个过程释放大量二氧化碳,又抵消了使用氢能源为了环保的初衷。第三个方案是使用核电作为能源电解水产生氢气。目前主要是中国在推动这种方法,国际社会都不愿意采用这个方案。

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