工程师开发新的燃料电池，其工作电压是氢气的两倍

交通部门的电气化——世界上最大的能源消费者之一——对未来的能源和环境复原力至关重要。该行业的电气化将需要大功率燃料电池(独立或与电池结合使用)以促进从汽车和卡车到船只和飞机的电动汽车过渡。

液体燃料燃料电池是传统氢燃料电池的一种有吸引力的替代品，因为它们无需运输和储存氢气。它们可以帮助为无人水下航行器、无人机以及最终的电动飞机提供动力——所有这些都大大降低了成本。这些燃料电池还可以作为当前电池驱动电动汽车的增程器，从而推动它们的采用。

现在，圣路易斯华盛顿大学 McKelvey 工程学院的工程师已经开发出高功率直接硼氢化物燃料电池 (DBFC)，其工作电压是传统氢燃料电池的两倍。他们的研究发表在 6 月 17 日的《细胞报告物理科学》杂志上。

由 Vijay Ramani、Roma B. 和 Raymond H. Wittcoff 杰出大学教授领导的研究小组开创了一种反应物：确定可实现高功率运行的最佳流速范围、流场结构和停留时间。这种方法解决了 DBFC 中的关键挑战，即适当的燃料和氧化剂分布以及寄生反应的缓解。

重要的是，该团队已经展示了 1.4 或更高的单电池工作电压，是传统氢燃料电池的两倍，峰值功率接近 1 瓦/平方厘米。将电压加倍将允许更小、更轻、更高效的燃料电池设计，这在将多个电池组装成一个电池堆以供商业使用时，这将转化为显着的重量和体积优势。他们的方法广泛适用于其他类别的液体/液体燃料电池。

“反应物运输工程方法提供了一种优雅而简便的方法，可以显着提高这些燃料电池的性能，同时仍然使用现有的组件，”Ramani 说。“通过遵循我们的指导方针，即使是目前商业部署的液体燃料电池也可以看到性能提升。”

改进任何现有燃料电池技术的关键是减少或消除副反应。实现这一目标的大部分努力都涉及开发新的催化剂，这些催化剂在采用和现场部署方面面临重大障碍。

“燃料电池制造商通常不愿意花费大量资金或精力来采用新材料，”Ramani 团队的高级研究科学家 Shrihari Sankarasubramanian 说。“但利用现有硬件和组件实现相同或更好的改进是游戏规则的改变者。”

“催化剂表面形成的氢气泡长期以来一直是直接硼氢化钠燃料电池的一个问题，可以通过流场的合理设计将其最小化，”Ramani 实验室前成员王忠阳说。 2019 年获得华盛顿大学博士学位，现就读于芝加哥大学普利兹克分子工程学院。“随着这种反应物运输方法的发展，我们正在扩大规模和部署。”

拉马尼补充说：“这项有前途的技术是在海军研究办公室的持续支持下开发出来的，我对此表示感谢。我们正处于将我们的电池扩大到用于潜水器和无人机应用的电池堆的阶段。”

该技术及其基础是专利申请的主题，可用于许可。