研究人员开发新型无膜燃料电池利用空气中的氧气发电

盖世汽车 Elisha 2020-10-08 09:35:36

核心提示：这种无膜燃料电池仅用234微升甲醇，就可以为LED供电四小时。

盖世汽车讯据外媒报道，加拿大国立科学研究院（INRS）教授Mohamed Mohamedi的研究团队，设计了一种绿色无膜燃料电池，它使用的是空气中的氧气。

(图片来源：INRS)

常规燃料电池可为电动汽车提供动力。在使用过程中，这些燃料电池会失去电压，最终停止工作。这是因为燃料电池负极室中的醇类分子（甲醇或乙醇）穿过将其与正极室分开的隔膜，与正极室中的氧分子反应，导致电压下降。

科学家们曾想开发一种可以阻止醇类分子通过的薄膜，但未获成功。在本项研究中，主要研究人员Mohamed Mohamedi教授提出另一建议，即开发不带膜的燃料电池。新方案的成本更低，制造步骤也进一步减少，但无法解决关键挑战。Mohamedi教授称：“与常规燃料电池一样，当薄膜被移除时，甲醇或乙醇会与氧气发生反应。为了防止电压下降，我们必须开发用于正极室的选择性电极。由博士生Juan Carlos Abrego-Martinez设计的这些电极，在醇类分子存在的情况下不活跃，但对产生电力的氧气很敏感。”而且，这种无膜燃料电池还有一个特性：可以利用周围空气中的氧气。

从模型到原型

在建造工作原型时，研究人员首先运行由Alonso Moreno Zuria创建的数值模拟，他是INRS博士后研究员，也是这项研究的主要作者之一。研究小组通过计算机建模，测试燃料电池中选择性电极的不同配置。Mohamedi教授表示，“常规燃料电池就像三明治，中间是薄膜。我们选择单层设计，而且必须确定电极的排列和空间，以最大限度地利用燃料，同时保持环境空气中的氧气浓度。”

研究人员确定配置后，立刻进行概念验证原型测试。这种无膜燃料电池仅用234微升甲醇，就可以为LED供电四小时。研究人员希望对此类燃料电池进行优化，使其能够使用乙醇。这是一种可以用生物质和农业废物生产的绿色燃料，而且单位体积提供更多的能量。

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