燃料電池技術新進展

華盛頓州立大學(WSU)的研究人員在固體氧化物燃料電池(SOFCs)方面取得了關鍵進展，這可能使這種高能效、低污染的技術成為替代汽油內燃機更可行的汽車動力。由化學與生物工程學院博士研究生Qusay Bkour和Su Ha教授牽頭，開發出一種獨特而廉價的納米催化劑，使燃料電池將現有的汽油等液體燃料轉化為電能，而整個電化學過程毫無停滯。這項刊登在《Applied Catalysis B: Environmental》雜志上的研究，可能會引領低CO2排放的高效汽油動力汽車的發展，減緩全球變暖。

“人們非常關注能源、環境和全球變暖問題，”Bkour說。“我非常高興，因為我們可以找到能源問題的解決方案，同時減少導致全球變暖的CO2的排放。”燃料電池提供了一種清潔高效的方法，將燃料中的化學能直接轉化為電能。它們與電池相似，有陽極、陰極和電解液。然而，不同于之前的儲能電池，燃料電池可以在有燃料的情況下持續供電，因為它們依靠電化學反應而不是活塞做機械運動，所以它們比汽車里的內燃機效率更高。

當氫被用作燃料時，唯一的廢物就是水。盡管氫燃料電池技術前景廣闊，但是在燃料罐中儲存高壓氫氣也帶來了巨大的經濟和安全挑戰。美國幾乎沒有氫氣儲存基礎設施，而且該技術的市場滲透率非常低。Bkour說：“目前沒有燃料電池可以使用現有的汽油等液體燃料。”與純氫燃料電池不同，該研究開發的SOFCs技術可以使用現有多種液體燃料，如汽油、柴油，甚至生物柴油燃料，而且不需要使用昂貴的金屬作為催化劑。由汽油驅動的汽車可以繼續使用現有的加油站。

然而，使用汽油的燃料電池往往會導致電池內積聚碳，阻止轉化反應。液體燃料中常見的其他化學物質，如硫，也能阻止反應并使燃料電池失效。“碳引發的催化劑失活是與液態烴催化重整相關的主要問題之一，”Bkour說。他們通過使用一種添加鉬納米顆粒、由廉價的鎳制成的催化劑，使得SOFCs能夠連續運行24 h而不出現故障，該系統能夠抵抗碳積累和硫中毒。相比之下，普通的純鎳催化劑在1 h內就失效了。

液體燃料電池技術在各種耗電市場，包括運輸應用方面有著巨大的機遇。研究人員現在正在與汽車工業建立橋梁，試圖制造出能夠在真實環境和更持久條件下運行的燃料電池。