適用溫度範圍更廣,科學家研發卡車、公車用高溫燃料電池

作者 | 發布日期 2022 年 02 月 08 日 18:00 | 分類 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


過去科學家一直在尋找適用 100°C 以上溫度的聚合物燃料電池解決方案,讓電池在炎熱、乾燥下仍可維持高性能運轉,也不用花費大量心力維護冷卻系統,現在美國科學家研發出運作溫度介於 80~160°C、可以設置在卡車與公車的聚合物燃料電池。

燃料電池主要是把燃料中的化學能轉換成電能,最常見的燃料為氫,也就是能應用在汽車、航空與鐵路系統的氫燃料電池,不過燃料電池還有許多不同燃料,共通點都是對環境的污染比電池與化石燃料還要少,近年來備受關注。

然而目前的燃料電池若要在 80~160°C 環境溫度下運轉,還需要添增大型散熱器與空氣入口等設備來維持冷卻,因此科學家設想,不如開始研發適用範圍達 100°C 以上的燃料電池,透過更好的熱管理與水管理來實現運作更簡易的燃料電池系統。

現在美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)則已開發出高溫聚合物交換膜燃料電池(polymer electrolyte membrane fuel cells),傳統的聚合物電解質燃料電池運作溫度落在 80~100℃,主要用磷酸當成電解質,不過研究團隊以膦酸化聚合物(phosphonated polymer)、全氟磺酸(Perfluorosulfonic acids)取而代之,溫度範圍也達 80~160℃。

新型聚合物來自膦酸化聚合物、全氟磺酸,研究團隊發現全氟磺酸中的質子會轉移到膦酸化聚合物上,顯著提高質子傳導率,在 160℃ 下燃料電池額定功率密度高達 800 mW/cm2,比磷酸基燃料電池高 60%。

研究團隊看好未來燃料電池的發展,團隊認為,其他電動車一樣,燃料電池車也是零排放未來車,不會排放任何二氧化碳、懸浮微粒,洛斯阿拉莫斯國家實驗室合成與整合設備 Yu Seung Kim 表示,各國也可以自己製氫,具有零溫室氣體排放潛力。

(首圖來源:Flickr/Paul Burroughs CC BY-SA 2.0)