燃料電池的前景

便攜式電子設(shè)備廠家多年來(lái)受LIB的困擾，苦于沒(méi)有出路，汽車領(lǐng)域里燃料電池的曙光激發(fā)出開發(fā)小巧燃料電池，一發(fā)不可收拾。最先投入研究與開發(fā)的是歐美風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)，日本便攜式電子設(shè)備制造商跟隨其后，緊追不舍，這些廠家參與燃料電池開發(fā)，心潮澎湃，各自大膽采用新材料，并且相繼獲得突破性進(jìn)展，于2001年里分別發(fā)表小巧燃料電池試制品。日本便攜式電子機(jī)器廠家普遍認(rèn)為，小巧燃料電池已經(jīng)達(dá)到可以取代LIB的水平。

技術(shù)

燃料電池研究與開發(fā)集中在四大技術(shù)方面：（1）電解質(zhì)膜；（2）電極；（3）燃料；（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。日美歐各廠家開發(fā)面向便攜電子設(shè)備的燃料電池，尤其重視（1）～（3）方面的材料研究與開發(fā)，圖2列出一些重要的燃料電池研究課題。

燃料電池中僅次于電解質(zhì)膜的構(gòu)件材料便是電極材料，通過(guò)它可提取出由甲醇溶液經(jīng)過(guò)分解反應(yīng)生成的H+（質(zhì)子）和電子。在電極處的反應(yīng)，Pt發(fā)揮催化作用。反應(yīng)速度是與Pt粒子的表面成正比，所以力求Pt的粒子直徑要小，爭(zhēng)取每單位重量有更大的表面積。實(shí)踐證明，Pt粒子的直徑一小下來(lái)，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)Pt顆粒凝聚而降低催化能力的問(wèn)題。NEC公司基礎(chǔ)研究所發(fā)現(xiàn)碳原子納米錐狀結(jié)構(gòu)（CarbonNano-horn）上可附著2nm直徑的Pt顆粒（Pt原子直徑為0.3～0.4nm），并且Pt不含凝聚。于是，NEC利用CarbonNano-horn材料作為電極試制出以甲醇為燃料的燃料電池。

燃料電池汽車的車用儲(chǔ)氫器必須具有較高的單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度。美能源部認(rèn)為，車用高壓儲(chǔ)氫的單位質(zhì)量密度至少應(yīng)為6%，即每立方米儲(chǔ)存60公斤氫氣。為了滿足汽車480公里續(xù)航能力的要求，一次需儲(chǔ)氫大約4到7公斤。目前小型汽車的車用儲(chǔ)氫方式大多采用高壓儲(chǔ)氫，工作壓力為70兆帕（Mpa）的碳纖維儲(chǔ)氫瓶是目前家用汽車的最佳選擇，其售價(jià)大約為3000美元。研究人員正在致力于開發(fā)新的材料和制造工藝，以進(jìn)一步降低儲(chǔ)氫氣瓶成本。目前正在進(jìn)行的另一研究方向是，通過(guò)采用高表面積材料研究低壓吸附儲(chǔ)存氫氣。