燃料电池技术新进展

华盛顿州立大学(WSU)的研究人员在固体氧化物燃料电池(SOFCs)方面取得了关键进展，这可能使这种高能效、低污染的技术成为替代汽油内燃机更可行的汽车动力。由化学与生物工程学院博士研究生Qusay Bkour和Su Ha教授牵头，开发出一种独特而廉价的纳米催化剂，使燃料电池将现有的汽油等液体燃料转化为电能，而整个电化学过程毫无停滞。这项刊登在《Applied Catalysis B: Environmental》杂志上的研究，可能会引领低CO2排放的高效汽油动力汽车的发展，减缓全球变暖。

“人们非常关注能源、环境和全球变暖问题，”Bkour说。“我非常高兴，因为我们可以找到能源问题的解决方案，同时减少导致全球变暖的CO2的排放。”燃料电池提供了一种清洁高效的方法，将燃料中的化学能直接转化为电能。它们与电池相似，有阳极、阴极和电解液。然而，不同于之前的储能电池，燃料电池可以在有燃料的情况下持续供电，因为它们依靠电化学反应而不是活塞做机械运动，所以它们比汽车里的内燃机效率更高。

当氢被用作燃料时，唯一的废物就是水。尽管氢燃料电池技术前景广阔，但是在燃料罐中储存高压氢气也带来了巨大的经济和安全挑战。美国几乎没有氢气储存基础设施，而且该技术的市场渗透率非常低。Bkour说：“目前没有燃料电池可以使用现有的汽油等液体燃料。”与纯氢燃料电池不同，该研究开发的SOFCs技术可以使用现有多种液体燃料，如汽油、柴油，甚至生物柴油燃料，而且不需要使用昂贵的金属作为催化剂。由汽油驱动的汽车可以继续使用现有的加油站。

然而，使用汽油的燃料电池往往会导致电池内积聚碳，阻止转化反应。液体燃料中常见的其他化学物质，如硫，也能阻止反应并使燃料电池失效。“碳引发的催化剂失活是与液态烃催化重整相关的主要问题之一，”Bkour说。他们通过使用一种添加钼纳米颗粒、由廉价的镍制成的催化剂，使得SOFCs能够连续运行24 h而不出现故障，该系统能够抵抗碳积累和硫中毒。相比之下，普通的纯镍催化剂在1 h内就失效了。

液体燃料电池技术在各种耗电市场，包括运输应用方面有着巨大的机遇。研究人员现在正在与汽车工业建立桥梁，试图制造出能够在真实环境和更持久条件下运行的燃料电池。