不需要充电的秘密,实用化燃料电池揭秘

不需要充电的秘密,实用化燃料电池揭秘,第1张

  电池,成了制约移动设备发展的最大障碍,现有的锂电池容量提升极其困难,所以只能在电池的原料上寻求突破。燃料电池在炒作多年之后终于开始实用化,今年开始出现了多款新品,甚至连LillipuTIan Nectar移动电源也烧上了“燃料”,燃料电池真的来了。

  “燃”名不副实

  燃料电池从原理上看是一种电化学装置,结构与一般电池相同。整个电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部,限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质,只是个催化转换元件。电池在工作的时候,燃料和氧化剂由外部供给,进行反应。原则上只要反应物不断输入,反应产物不断排出,燃料电池就能连续地发电。燃料电池并不是存储电量的装置,而是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换器。

  电池的燃料可以使用氢气、天然气、甲醇等含氢的化石燃料,也可以使用富含氢气燃料,或由再生能源经转换成为氢气燃料使用。在电池内部,无论加注什么“燃料”,都要转化为氢气与氧气参与反应(甲醇燃料可直接与氧气反应)。燃料电池的核心技术为电极与电解质,对电极的要求是表面积尽量大,所以燃料电池普遍体积较大,更有利于将氢气(甲醇)与氧气催化为离子态的催化剂;而电解质则要求拥有更好的导电性,以促成反应不断进行,同时还能对生成的离子具备隔离能力,让离子在电极处捕获需要的电子,而不是电解质内部捕获,提升发电效率。

  不需要充电的秘密,实用化燃料电池揭秘,第2张

  突破小型化瓶颈的尝试

  燃料电池也算不上什么新技术,早在1839年,英国人W.Grove就提出了氢和氧反应可以发电的原理,这就是最早的氢-氧燃料电池。现在已经被广泛地应用于应急供电、汽车等大型设备,但是想要把燃料电池整合到笔记本、手机这类移动终端中,在很长一段时间之内进展非常不顺,究其根源还是其庞大体积的提及在作祟。

  不差电的移动电源

  在2013年,LillipuTIan公司和罗姆公司在今年推出的新产品,是如何解决燃料电池小型化瓶颈的呢?先来看 LillipuTIan Nectar移动电源,其采用了不同一般的方法:这款移动电源的发电单元采用SOFC(固体氧化物),将装有丁烷燃料的圆筒型燃料盒插到移动电源上之后,形成一个微型固体氧化物燃料电池。每个圆筒型燃料盒的发电容量为55Wh,利用微型固体氧化物燃料电池的高能量转换效率,获得实用化的量产电池。最为关键的是,在电池单元的核心技术方面采用名为“Generator Chip”的微机电系统(MEMS)芯片,来提升转换的效率,从而实现了小型化。这种移动电源已经从国际民间航空组织(ICAO)及美国运输部获得了许可,可在飞机上携带。

  这款移动电源即将在2013年夏季正式上市,售价为299.99美元(约人民币1870元)。而每盒甲烷燃料的价格为9.99美元(约人民币62元),能为智能手机充电10~14次,这就相当于每次充电要花人民币4.5元,这价格还是有点贵。

  

  LillipuTIan Nectar移动电源,旁边立着的就是燃料盒

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