閉合系統為更實用的燃料電池開闢道路

研究人員利用燃料電池產生的水來調節氫氣的流動,使其像內燃機一樣工作——你輸入的氫氣越多,輸出的功率就越大

加入我們的科學愛好者社群!

以氫氣為動力的燃料電池是精密的系統。系統中水太少,允許發電的特殊膜會幹燥,從而關閉化學反應。水太多,液滴會阻止氫氣與電極相互作用,從而關閉化學反應。但普林斯頓大學的研究人員發現,根據二月份的《化學工程科學》雜誌上的一篇論文,透過使燃料電池既能自排水又能自調節,可以使其更堅固。

化學工程師 Jay Benziger 實驗室的本科生 Claire Woo 試圖找到一種方法,使其獲得專利的自排水燃料電池達到 100% 的效率,僅使用所供應的氫氣量。典型的商用燃料電池僅使用高達 40% 的氫氣,並且需要回收系統將未使用的氣體帶回反應室。Woo 沒有采用這種回收系統,而是增加了一個水箱來收集化學反應過程中產生的任何多餘水分。由於重力已經將任何形成的水下拉到反應室底部的水池中,Woo 可以透過控制允許流入反應室的氫氣量來控制反應的整體大小。

當她增加氫氣的流量時,它會將多餘的水排出反應室,並釋放出更多的電池用於發電。相反,當她新增較少的燃料時,更多的水會充滿反應室,阻擋部分反應表面。“水會流入和流出燃料電池,以提供可變面積,其大小與功率相匹配,”Benziger 說。“我們沒有扔掉所有的水,而是讓一部分水繼續積聚。”


支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。


當然,這種閉合燃料電池系統仍然是實驗室工作臺上的一個原型,但其某些元件已經出現在更大規模的商業努力中。例如,本田的新型 FCX 原型也依賴於垂直對齊以允許重力排水。“本田只做對了一半,”Benziger 指出。“本田仍然需要加溼他們的進料。”

普林斯頓原型不必加水,因為它不依賴通道來引導氫氣到達需要去的地方。相反,它透過一系列支柱流過電極和膜。透過將這種“乾燥”進料與無需回收(以及一種將功率輸出與燃料輸入相匹配的方法)相結合,Benziger 和他的同事們開發出了一種在廣泛用途中都經濟的燃料電池。此外,Benziger 說,它還有很大的增長空間:“擴大規模沒有任何內在問題。”

© .