研究人员开发了新型大功率直接硼氢化物燃料电池

交通运输业是世界上最大的能源消费国之一，其电气化对未来的能源和环境恢复能力至关重要。这一领域的电气化将需要大功率燃料电池(无论是单独使用还是与电池结合使用)，以促进向电动汽车的过渡，从汽车和卡车到船只和飞机。

液体燃料电池是传统氢燃料电池的一个有吸引力的替代品，因为它们不需要运输和储存氢。它们可以为水下无人驾驶车辆、无人机以及最终的电动飞机提供动力——所有这些都以低得多的成本实现。这些燃料电池还可以作为目前电池驱动的电动汽车的里程扩展器，从而推动其被采用。

现在，圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的工程师们已经开发出了大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日的杂志上细胞报告物理科学欧洲杯线上买球．

该研究团队由Vijay Ramani、Roma B.和Raymond H. Wittcoff杰出大学教授领导，已经开创了一个反应物:确定最佳的流量范围，流场结构和停留时间，以实现高功率操作。这种方法解决了dbfc的关键挑战，即适当的燃料和氧化剂分配以及减轻寄生反应。

重要的是，该团队已经展示了一种单电池的工作电压为1.4或更高，是传统氢燃料电池的两倍，峰值功率接近1瓦特/平方厘米。将电压提高一倍，可以实现更小、更轻、更高效的燃料电池设计，这在将多个电池组装成一个堆栈用于商业用途时具有显著的重量和体积优势。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单的方法，在仍然使用现有组件的情况下，显著提高这些燃料电池的性能。”Ramani说。“通过遵循我们的指导方针，即使是目前的商用液体燃料电池也可以看到性能的提高。”

改进现有燃料电池技术的关键在于减少或消除副反应。实现这一目标的大部分努力都涉及开发在采用和现场部署方面面临重大障碍的新催化剂。

“燃料电池制造商通常不愿花费大量资金或精力来采用一种新材料，”拉玛尼团队的高级研究员什哈里·桑卡拉苏布拉曼尼亚说。“但在现有硬件和组件上实现同样或更好的改进，将改变游戏规则。”

“在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问题，通过合理的流场设计可以将其最小化。”王中阳说，他是拉马尼实验室的前成员，2019年在华盛顿大学获得博士学位，现在芝加哥大学普利兹克分子工程学院。“随着这种反应物输送方法的发展，我们正在扩大和部署的道路上。”

Ramani补充道:“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的，我对此表示感谢。我们正处于将我们的电池扩大到可用于潜水器和无人机的堆栈的阶段。”

该技术及其基础是专利申请的主题，并可获得许可。

来源:https://wustl.edu/