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  近日，一類新型高分子材料燃料電池問世，被認(rèn)為是可以彌補(bǔ)現(xiàn)有的低溫和高溫燃料電池的不足，將低成本燃料電池在汽車和發(fā)電站領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程又推進(jìn)了一步。
  美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）的研究團(tuán)隊與日本國家先進(jìn)工業(yè)科技學(xué)院（National Institute of Advanced Industrial Science and Technology）的Yoong-Kee Choe和美國圣地亞國家重點(diǎn)實驗室（Sandia National Laboratories）的Cy Fujimoto共同研究發(fā)現(xiàn)，用四丁基磷酸銨離子對制備的燃料電池，不管有沒有水，都可以在80°C 至200°C的環(huán)境下工作，大大擴(kuò)展了燃料電池的應(yīng)用范圍。該研究成果最近發(fā)表在Nature Energy雜志中。

  洛斯阿拉莫斯國家實驗室該研究項目的負(fù)責(zé)人Yu Seung Kim說：“高分子燃料電池是未來汽車和發(fā)電站能源系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。在更大的工作溫度范圍內(nèi)使用具有抗水性的燃料電池有很多好處。但是目前的燃料電池汽車需要加濕的引流液和巨大的散熱器使水溫降低，否則會大大增加燃料電池系統(tǒng)的成本，因此，人們希望尋找到一種能在各種環(huán)境下靈活使用的傳導(dǎo)質(zhì)子的材料。令人激動的是，我們已經(jīng)找到了！”

  從上個世紀(jì)七十年代開始，洛斯阿拉莫斯國家實驗室就在燃料電池領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。燃料電池技術(shù)能減少石油的消耗和二氧化碳的排放，緩解空氣污染，對于國家能源安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)具有十分重要的意義。這一研究結(jié)果，正好契合國家實驗室在能源安全和未來材料研發(fā)方面的使命。

  目前，主要由兩類高分子燃料電池：一類是低溫燃料電池，需要水來傳導(dǎo)質(zhì)子，工作溫度不能超過100℃；另一類是高溫燃料電池，可以在180℃的無水環(huán)境下運(yùn)行，但是它在溫度低于140℃的吸水環(huán)境下的性能會大打折扣。

  研究人員發(fā)現(xiàn)，四丁基磷酸銨離子對有很強(qiáng)的交互作用，即使在水分凝結(jié)的環(huán)境下也能高效的傳導(dǎo)質(zhì)子。

  Kim說：“這一發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生時，我們正在研究一種有四組氨基的堿性氫氧化物導(dǎo)體膜。由于堿性膜只能在堿性環(huán)境中使用，我們就想到可以通過加入磷酸使它在低PH值環(huán)境下工作。當(dāng)Choe通過計算得到的數(shù)據(jù)表明，四銨鹽和磷酸鹽之間的交互作用比傳統(tǒng)的酸堿作用強(qiáng)8.7倍的時候，所有人都興奮極了！”

  洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究團(tuán)隊與圣地亞國家重點(diǎn)實驗室的Fujimoto合作，制備了這種四氨官能團(tuán)高分子材料。利用離子對制作的燃料電池原型，在80-200°C都能展示出極好的性能和穩(wěn)定性，這是目前其他燃料電池技術(shù)達(dá)不到的。

  接下來會怎么樣呢？Kim表示：“采用高性能的電極材料，這一新型燃料電池的性能和穩(wěn)定性將會更好。”這一進(jìn)步將會在未來五到十年內(nèi)實現(xiàn)，屆時這種新型燃料電池將更有希望替代現(xiàn)有汽車和發(fā)電站中的低溫燃料電池。

  原文鏈接：http://www.electricvehiclesresearch.com/articles/9869/new-class-of-fuel-cells-offer-increased-flexibility-lower-cost