2005年10月21日
在实验室和课堂上斯坦福大学机械工程教授弗里茨·普林兹，燃料电池技术比以往任何时候都要酷从字面上和比喻上都是如此。
在10月16日至21日于洛杉矶举行的电化学学会会议上，Prinz和学生们发表了四篇论文，宣布了大幅降低一种有前途的燃料电池工作温度的创新，这一进步可能有助于为未来的汽车提供动力。在一个月之内，Prinz和他的合著者将发布一本燃料电池教科书，为渴望了解这一新兴技术的学生填补空白。
“今天的燃料电池在经济上无法生产，无法与传统的内燃机相竞争，”机械工程系主席兼工程学院罗德尼·h·亚当斯教授弗里茨·普林兹说。“但在提高燃料电池的性能和经济性方面，存在重大机遇。”
由于燃料电池可以在不破坏环境的情况下为建筑、汽车和电子产品提供充足的电力，包括Prinz小组正在研究的固体氧化物燃料电池在内的燃料电池是一项热门技术。固体氧化物燃料电池通过一对化学反应产生电，在电路周围传导负电荷。细胞的一边从空气中吸收氧气，并与电子结合形成负氧离子。这些离子通过电池中间的固体电解层传导到电池的另一侧，在那里离子与氢气燃料结合形成水。这个反应释放出电子，这些电子通过燃料电池提供的能量返回到第一边，完成整个电路。在这个过程中，电池吸收了氢和氧，只产生水和电。燃料电池与普通电池的不同之处在于它们不会失去电量。只要有氢燃料和氧气，它们就会继续运行。
与其他燃料电池相比，固体氧化物燃料电池尤其是供应房屋和汽车的良好候选者，因为它们可以以相对高的效率提供更高的总功率。但他们的高速温度高于1,300 f（约700℃） - 在汽车中使用的巨大缺点，这将在这些温度下过热。高温的原因之一与电解质层有关。迄今为止最佳的电解质患有负氧离子的困难而不产生大量热量。
但Prinz的团队正在改变这一切。
瘦了
通过电解质层 - 通过电解质层 - 氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）的膜具有改善的离子电导率，使其变薄至50纳米。为了建造薄，但足够耐用的膜可靠地运行，是一个巨大的机械挑战。为什么？燃料电池的输入是气体（氢气和氧），因此尽可能多地暴露于它们而不是通过支撑结构封闭。
同时，与膜一样薄，它必须足够强大以承受诸如其两侧的气体压力差异。（虽然每侧的铂催化剂层提供很少的支撑，但它们松散地填充以使气体渗透。
普林茨的研究小组通过试验类似于半导体行业所采用的制造技术来解决这个问题。该团队已经成功地在硅网上建造了YSZ薄膜，使其足够耐用，可以工作，但仍使大部分薄膜暴露在气体中。这项努力获得了丰厚的回报，在硅网的单个开口中，燃料电池在750华氏度(约400摄氏度)下的功率密度为每平方厘米400毫瓦。(一辆普通的汽车需要15,000瓦的功率才能运行，但一堆总膜表面积为4平方米的电池就能产生这么多的能量。)
典型的固体氧化物燃料电池在超过1300华氏度(700摄氏度)的条件下产生相当的功率密度，这意味着Prinz的研究小组在不牺牲任何功率的情况下将温度降低了近一半。
“据我所知，这是固体氧化物燃料电池，其提供最高的功率密度，可以在同一时间的最低温度下运行，”普林茨说。在电化学协会会议上的另外两篇论文中，Prinz和他的学生将展示他们如何以另一种方式努力提高膜的电导率：通过用正氩离子轰击膜的晶体结构，然后将带电膜加热至1,470 f（800℃）。
该过程具有开放或扩张晶体结构的效果，将离子电导率提高多达34％。另一篇论文描述了一种分析膜的结构和电导率的方法。总体而言，由日本汽车制造商本田支持的研究是与材料科学和工程副教授保罗Mcintyre和化学工程教授Stacey Bent的一部分，以生产可用于汽车的燃料电池。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
服务学生
虽然研究结果代表了该技术的重要进展，即将到来的教科书，燃料电池基础是教学的互补进展。Prinz在与前学生Ryan O'Hayre和Suk-Won Cha和民间和环境工程博士后惠特尼Colella的书籍上合作。Prinz说，今年John Wiley今年John Wiley填补了一个重要的空白，通过为高级大学生和早期研究生来说，渴望了解有关燃料电池的更多信息，旨在了解更多信息。很少有文本致力于燃料电池，几乎没有家庭作业问题，以帮助学生磨练他们的技能和理论理解。这本书有100多个家庭作业问题。
他说:“斯坦福大学的研究和教学环境非常强调如何改善我们的能源状况。”“我们当然希望拓宽学生在这一领域的背景，并打开他们的视野，让他们知道什么是可能的。我们需要增加在这一领域的教育服务。”