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让高成本直接醇类燃料电池进入寻常百姓家
宁波工程学院一项研究通过结题验收

发布时间:2017-11-30 阅读数:2078


图为宁波工程学院蒋仲庆教授在实验室

直接醇类燃料电池是一种可以将燃料的化学能转化为电能的能量转换装置,具有能量密度高(质量比能量达到6000Wh/kg)、启动快、污染低等优点,但其大规模商业化却受到了诸多因素的限制,比如商用的酸性直接醇类燃料电池的离子交换膜主要采用美国杜邦公司生产的Nafion®膜,价格昂贵,其全氟的磺酸类结构,制备过程易引起严重的环境污染。此外,酸性直接醇类燃料电池采用昂贵的贵金属Pt作为催化剂。开发碱性离子交换膜燃料电池是促进燃料电池商业化的有效途径。碱性燃料电池可以采用价格低廉的碱性离子交换膜作为电解质膜,且以非贵金属作为催化剂,这可大大降低燃料电池的价格,并增强其商业竞争力。

宁波工程学院蒋仲庆教授在浙江省自然科学基金的资助下开展的“新型等离子体聚合阴离子交换膜的分子设计及电化学特性研究”项目,主要采用等离子体技术开发新型碱性离子交换膜,该方法具有合成简单、无环境污染等优点。此外,由于其组装的燃料电池,可采用Ag等非贵重金属代替贵金属Pt催化剂,从而大大降低了燃料电池成本,同时降低了电池工作时的内部腐蚀性。该项目不久前通过了结题验收。

记者近日随浙江省自然科学基金委员会办公室工作人员走访了宁波工程学院。据蒋仲庆教授介绍,为大大降低成本和保护环境,碱性阴离子交换膜燃料电池的研究越来越受到研究工作者的青睐,已成为燃料电池研究领域的热点之一。与酸性燃料电池相比,碱性阴离子交换膜燃料电池中燃料(如甲醇或乙醇等)在碱性环境中的氧化速度大大提高;碱性阴离子交换膜燃料电池工作过程中,水的传输方向与燃料渗透的方向相反,因此能有效降低燃料的渗透。

研究人员成功解决了目前碱性阴离子交换膜普遍存在的离子电导率低、易引起电池短路、功能基含量和分子结构不可控性、纳米通道结构及分布对离子传输影响的不确定性等问题,这对制备高能量转换效率、高功率密度、低成本与长寿命的碱性阴离子交换膜燃料电池关键材料具有十分重要的意义,也为燃料电池关键材料的制备和开发提供了一种新的思路和方法,有利于促进燃料电池的产业化和商业化进程。

该项目按照预定计划顺利开展了工作,并完成了项目合同规定的全部研究内容和主要技术经济指标,取得了非常重要的实验结果和重要成果。发表SCI收录期刊论文13篇,申请中国发明专利3项,都已公开并进入实质审查,目前已经有2项专利获得授权。项目直接转入国家自然科学基金联合基金项目。

蒋仲庆教授长期从事新能源材料与器件研究,主要包括直接甲醇燃料电池、超级电容器、钠离子电池、锂离子电池等。主持及完成国家自然科学基金项目,人社部留学回国基金,浙江省自然科学基金,浙江省科技计划项目等20多项。

直接甲醇燃料电池可直接采用甲醇水溶液或蒸汽甲醇作为燃料供给源,不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电,其工作原理类似于质子交换膜燃料电池(PEMFC)。直接甲醇燃料电池 (DMFC)具有燃料可再生、易得、价格便宜等优点,这使得直接甲醇燃料电池 (DMFC)在便携式电子产品、新能源汽车等方面具有广阔的应用前景。蒋仲庆教授认为直接甲醇燃料电池的研发应是绿色新能源发展的重点之一,他希望有关部门对该类绿色新能源研究的支持能够给予更多倾斜。


(转载自《科技金融时报》“我与科学基金”专栏,记者 金乐平;通讯员 宣晓冬)


 

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