面向手机的最新燃料电池原型面世

面向手机的最新燃料电池原型面世

作为微型化能源合作研究项目的一部分,法国原子能署(CEA)和意法半导体(ST)公司已经针对移动电话推出了一种氢燃料电池原型,其目的在于减少手机电池充电对电能的依赖.

       这款微型燃料电池采用蚀刻在硅背面的微流控结构,并在硅表面形成反应界面.硅与一个充满氢的燃料筒配对使用,后者的尺寸与小型打火机相当.该产品预计将在2009年底或2010年初投入商用.

     “5年前,手机的功耗仅有1W;而今天,一款3G手机的功耗达到了3-5W.如果我们无法改变电池现状,那么随着新一代手机的出现,电池的使用时间将缩短1/3,这会对用户享受多媒体服务造成很大的限制.”CEA新能源技术和纳米材料创新实验室(Liten)主任DidierMarsacq在于巴黎CEA总部召开的新闻发布会上表示. 
                
       根据CEA-Liten的说法,移动设备的蓬勃发展已经对可充电电池提出了异乎寻常的要求,但是现有解决方案在性能、工作时间、环境影响等方面尚有很多欠缺. 
                
      Marsacq透露,CEA能源中使用的基于氢的燃料电池内核单元(FCCU)由CEA-Liten和ST联合开发;能量管理单元(EMU)由ST提供;而氢燃料筒则出自法国Bic公司.CEA-Liten采用的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)结构,它采用固态电解质(位于阳极和阴极间,H+离子或质子在其中循环往复).其电解质由聚合物组成,呈膜状. 
                
      被贯穿涂层保护(可以与空气接触)的阴极置于电解质膜的上部,而与电解质膜下部阳极相连的通道则使得气态氢可以流入.全部这些架构是借助微电子工艺制造在一个硅基板上的.F1:阴极置于以聚合体为基础的电解质膜的上部,与阳极相连的通道则使得气态氢可以流入.全部这些架构是借助微电子工艺制造在一个硅基板上的CEA -Liten的设计将粉末状的氢硼化钠(NaBH)存储在一个小型的燃料筒内,筒内也存储了一些水.将液体喷溅在粉末上将引起水解,从而产生500Wh/liter的功率/重量比.CEA-Liten称,这种一次性氢燃料筒提供500Wh/kg的能量密度.需要时可以通过对化学反应的电子控制来获取能量.该机构的研究人员介绍,一个这样的燃料筒最多可为手机电池充电5次. 
                
      作为化学反应的副产品,该系统会生成少量水.液体水蒸发时会带走热量从而给系统制冷,CEA微能源实验室主管FredericGaillard表示.CEA-Liten称,这个微型燃料电池每平方厘米硅可提供高达400mW能量,一般情况下可以稳定地以150mW/cm2的功率密度工作数百小时.该团队的目标,是在4年左右的时间内实现1W/cm2;如果能够达到这种水平,硅片只需做到几平方厘米,就可为功耗为3-5W的手机提供所需电能. 
                
     “我们主要关注的是材料成本.目前虽然还处在原型阶段,但在能量密度方面我们已远超锂离子电池的水平.”Marsacq说.ST能源事业部经理IgorBimbaud介绍,2007年与CEA-Liten签署的协议中约定,在2008年底将建造3,500平米的实验室,相应生产设备届时也将各就各位,从而为氢燃料电池的产业化铺平道路. 
                
     “到2009年底或2010年初,我们的首款产品将以外接附件(充电器或是附加电池扩容器)的形式问世.Bimbaud透露,“目前,我们已经设计出了一款包含氢燃料筒和微型燃料电池的腰带.”我们的目标是使手机的工作时间延长5倍. 
                
       同时正在进行中的计划,还包括提供一种可以被整合进手持设备并辅以小型锂离子电池的微型燃料电池,锂离子电池的作用是应付开启手持设备时所需的峰值功率,或满足执行新功能所需的能量.