12月初發(fā)表在《自然·材料》(Nature Materials)期刊上的一份研究稱,在氫燃料電池的設計上獲得突破,找到新型聚合物材料,既能達到散熱要求,又能維持燃料電池運作所需的高溫。
氫燃料電池是近年熱門的潔凈能源發(fā)展領域之一。燃料電池是通過化學反應將電池內(nèi)的化學能轉(zhuǎn)化為電能的供電單元。最常見的燃料是氫,有的也采用天然氣、醇和甲烷等。氫燃料通過電化學反應后,唯一的產(chǎn)物是水,完全無污染。
項目負責人美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)的金于勝(Yu Seung Kim,譯音)說:“使用高效燃料電池的商用汽車已經(jīng)在研發(fā)過程中,現(xiàn)在需要更多的技術創(chuàng)新,支持新一代可用于重型機車的燃料電池。當前燃料電池遇到的一個難點是,放熱電化學反應的散熱問題。”
現(xiàn)有的燃料電池,在高電壓運作時散熱水平可以達到要求??墒菫榱俗屓剂想姵赜行Чぷ?,電池單元組的溫度又至少要提升到引擎冷卻劑的水平,比如100攝氏度。
這項研究由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室、德國斯圖加特大學(Universitt Stuttgart)、美國新墨西哥大學(UNM)、桑迪亞國家實驗室(SNL)合作完成。研究稱:“發(fā)明了一種基于聚苯乙烯膦酸燃料電池使用的質(zhì)子導體,可以在沒有水、200攝氏度的條件下,仍然保持很高的質(zhì)子導電率?!?/p>
使用氫燃料的嘗試
歐洲公司空客(Airbus)說,希望在2035年推出世界上第一個氫能源商務航班服務。
一些汽車制造商已經(jīng)在研發(fā)使用氫燃料電池的新車型。
交通政策立法機構(gòu)注意到了這個新趨勢,德國和意大利在指定計劃規(guī)范氫能源火車的運行。
排污嚴重的行業(yè),比如鋼鐵制造業(yè),在考慮使用氫能源作為替代燃料。德國重工業(yè)公司蒂森克虜伯股份公司(ThyssenKrupp)在設計使用氫能源的煉鋼爐。
氫能源技術現(xiàn)狀
既然氫元素資源豐富,又高效無污染,那困難在哪里呢?
得到氫氣的一個辦法是把水電離,分解成氫氣和氧氣。可是這個過程需要消耗大量的能量,這需要靠燃燒煤炭或天然氣獲得。這就失去了使用氫能源的意義。
現(xiàn)在生產(chǎn)氫能源主要有三種方案。第一種使用潔凈可再生能源電解生成氫氣,雖然是完全無污染的方式,可是可再生能源成本太高。第二個方案從天然氣中獲得所謂“藍色氫”,但是這個過程釋放大量二氧化碳,又抵消了使用氫能源為了環(huán)保的初衷。第三個方案是使用核電作為能源電解水產(chǎn)生氫氣。目前主要是中國在推動這種方法,國際社會都不愿意采用這個方案。