科学家制造出在常温下以甲烷为燃料的强大电池学术资讯

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图说：实用且价格合理：佐治亚理工学院刘美林实验室的新型燃料电池。

来源：佐治亚理工学院/克里斯托弗•摩尔（Christopher Moore）

因为实用性和可负担性，燃料电池还并未广为人知，但是这种印象有可能会发生改变。一种新的电池可以在汽车发电机运行所需的温度上利用便宜的燃料运行起来，从而降低原料成本。

虽然仍在实验阶段，但未来这种燃料电池有可能会为家庭或者汽车供电。10月29日，在《自然·能源》上发表的一项新研究中，研究人员详述了他们如何用一种新发明的燃料催化剂来对整个燃料电池进行重构。这种催化剂已经不用昂贵的氢燃料，而是用便宜、容易得到的甲烷来制造自己的燃料。整个电池的改进显著地降低了甲烷燃料电池中惯常所需的较高的工作温度，这是一项惊人的工程成就。

甲烷燃料电池通常需要750到1000摄氏度的温度才能运行。而这种新燃料电池只需要500摄氏度左右，甚至比在600摄氏度左右运行的汽车内燃机还要低一个档次。这种较低的温度可能会使操作燃料电池所需的辅助技术的成本大幅降低，从而有可能推动这种新电池实现商业化。研究人员相信，工程师们可以合理地设计燃料电池周围的电力装置，这在以前的甲烷燃料电池中是无法实现的。

“我们的电池可以制造出一个使用廉价的不锈钢来制造连接器的简单、稳健的总体系统。”这项研究的负责人、美国佐治亚理工学院材料科学与工程学院的教授刘美林(Meilin Liu)说。连接器是将许多燃料电池组合到一个堆栈或功能单元的部件。

“任何金属都无法在不发生氧化的情况下承受750摄氏度以上的温度，所以我们在获取材料方面有很多困难。这些材料非常昂贵和脆弱，并且会污染电池。”刘说。

“把温度降到500摄氏度是我们的一种选择。”刘的实验室研究助理、这项研究的共同第一作者本·德格利（Ben deGlee）说，“当你达到这个低水平时，工程师设计堆栈和连接技术的工作就会容易得多。”而且这种新型电池不需要蒸汽转化器（将甲烷和水转化为氢燃料）。

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图说：首席研究员刘美林在佐治亚理工学院的实验室里手持一种新型燃料电池。

来源：佐治亚理工学院/克里斯托弗•摩尔

这项研究基于一种商业化可行性非常高的燃料电池——固体氧化物燃料电池(SOFC)，它以在燃料使用上的通用性而闻名。尽管这种新型电池在一段时间内可能无法为汽车提供动力，但是如果投入市场的话，它可以更快地安装在地下室，并作为一种更加分散、更清洁、更廉价的电网的一部分。燃料电池堆本身的大小相当于一个鞋盒，需要加上辅助技术使其运行。

“希望你能像安装无水箱热水器一样安装这个设备。它会耗尽天然气而为你的房子供电，”刘说，“这将为社会和工业节省建造新发电厂和大规模电网的巨大成本。”“这将使家庭和企业不再过多地依赖于电网。”

科界原创

编译：冰融

审稿：阿淼

责编：张梦

期刊来源：《自然·能源》

期刊编号：2058-7546

原文链接：

https://techxplore.com/news/2018-10-robust-fuel-cell-methane-temperatures.html