研究人員開發突破性材料 解決燃料電池散熱問題

2020-12-12 東方財富網

原標題：研究人員開發突破性材料 解決燃料電池散熱問題

　　核心提示：該導體以聚苯乙烯磷酸為基礎，可在高達200攝氏度和無水的情況下，保持質子電導率。

　　蓋世汽車訊據外媒報導，聯合研究團隊開發出一種用於燃料電池的質子導體。該導體以聚苯乙烯磷酸為基礎，可在高達200攝氏度和無水的情況下，保持高質子電導率。該團隊的研究人員分別來自洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)、德國斯圖加特大學(University of Stuttgart)、新墨西哥大學(University of New Mexico)和桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)。

　　燃料電池是一項很有前途的技術，可以通過電化學過程將氫轉化為電能，而且只排放水。Los Alamos的項目負責人Yu Seung Kim表示：「雖然高效燃料電池電動汽車已成功投入商用，但要開發下一代燃料電池平臺，向重型汽車應用發展，需要進一步實現技術創新。目前燃料電池面臨的技術挑戰之一是，由燃料電池放熱電化學反應導致的散熱問題。」

　　目前通過在高電池電壓下運行燃料電池，來滿足其散熱要求。為了構建高效的燃料電池發動機，燃料電池堆的工作溫度至少要達到與發動機冷卻液相同的溫度(100攝氏度)。Kim表示：「我們認為磷化聚合物是很好的選擇，但在燃料電池工作溫度下會形成不必要的酸酐，因而無法採用以前的材料。我們一直專注於製備不會形成酸酐的膦酸化聚合物。斯圖加特大學的研究人員通過將氟成分引入聚合物中，來製備這種材料。令人興奮的是，我們現在有了可用於高溫燃料電池的膜和離聚物粘合劑。」

　　十年前，Atanasov和Kerres開發了一種磷化聚五氟苯乙烯的新合成方法，其中包括(I)通過自由基乳液聚合五氟苯乙烯；(II)通過親核磷化反應使該聚合物磷化。出人意料的是，這種聚合物在大於100攝氏度的情況下，表現出比Nafion更好的質子導電性，並且在大於300攝氏度時，具有優異的化學和熱穩定性。

　　二人與Los Alamos的Kim分享了他們的研究成果，因此Kim的團隊利用磷化聚合物，開發了高溫燃料電池。將膜電極組件與LANL的離子對配位膜集成，使用磷化聚合物的燃料電池表現出優異的功率密度，在H2/O2條件下為1.13W cm-2，在160攝氏度下可保持穩定超過500h.Kim表示：「功率密度達到1W cm-2以上，具有裡程碑意義。由此可以看出，這項技術有可能實現商業化。」

（文章來源：蓋世汽車）

(責任編輯：DF398)

相關焦點

  • 研究人員開發突破性材料 解決電池散熱問題
    原標題：研究人員開發突破性材料 解決電池散熱問題 　　據報導，聯合研究
  • 新材料解決了燃料電池的高溫散熱問題
    包括洛斯阿拉莫斯國家實驗室、斯圖加特大學（德國）、新墨西哥大學和桑迪亞國家實驗室在內的一個合作研究小組開發出了一種基於聚苯乙烯膦酸的燃料電池質子導體，這種質子導體可以在沒有水的情況下保持200攝氏度的高質子導電率。
  • 鎂燃料電池的研究進展
    3.2 負極 鎂燃料電池的負極是鎂及鎂合金，但作為電池負極材料存在以下問題。鎂及鎂合金在水溶液中析氫量大，即自腐蝕速度快，導致容量損失大和負極利用率低；此外，鎂及鎂合金在放電過程中還存在負差效應，使得自腐蝕速率進一步增大，從而影響鎂燃料電池的放電性能。
  • 研究人員為燃料電池開發出只有5微米厚的極薄電解質層
    託木斯克理工大學的科學家們正在開發固體氧化物燃料電池。為了製造燃料電池的電解質，研究人員在俄羅斯率先提出使用磁控濺射法。利用這種方法，他們能夠獲得不超過5微米的極薄電解質層。這使得發電的溫度降低100℃成為可能。這對燃料電池的壽命有直接影響：溫度越低，電池的壽命越長。
  • 鎂燃料電池原理研究
    其中，容量損失大和負極利用率低主要是由於鎂的自腐蝕引起的，而鎂的負差效應將進一步加劇鎂的自腐蝕，因此，很多學者通過製備鎂合金和運用電解液添加劑兩種途徑來降低鎂的自腐蝕，提高電池容量和負極利用率。而電壓損耗大則受鎂及鎂合金放電產物和正極活性物質的影響，可通過運用電解液添加劑和製備新型催化劑來解決。　　本文將鎂燃料電池的研究進展分為工作原理、電極的研究和電解液添加劑三部分進行闡述。
  • 新研究表明:離子傳導燃料電池材料晶格畸變特別重要!
    這種緩慢的過程有時會限制燃料電池、電池和其他能源存儲技術的性能和效率。在確定固體材料哪些基本性能對改善這些應用至關重要之前，研究人員必須更好地理解控制離子傳導的因素。為了追求這一知識，美國能源部橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的一個多學科團隊開發了一個計算框架來處理和分析離子傳導固體的大型數據集。
  • 燃料電池新突破:新型聚合物材料可在200℃保持質子導電率
    【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】根據《自然-材料》最近發表的一篇文章，洛斯阿拉莫斯國家實驗室、斯圖加特大學、新墨西哥大學和桑迪亞國家實驗室的聯合研究團隊開發了一種基於聚苯乙烯膦酸的燃料電池質子導體，可以在沒有水、溫度達到200℃的情況下
  • 【SMM翻譯】難題解決!錳或能解決氫燃料電池催化劑的問題__上海有...
    SMM11月8日訊：據外媒報導，錳一直以製造不鏽鋼和鋁汽水罐而聞名，而目前，有研究人員表示，這種金屬可以推動最有希望的可再生能源之一：氫燃料電池的發展。10月29日，《the journal Nature Catalysis》雜誌上發表了一項研究稱，布法羅大學領導的一個研究小組報告了可以使用的廉價金屬錳來製成的氫燃料電池催化劑。
  • 推廣普及氫燃料電池汽車急需解決的問題_世紀新能源網 Century New...
    氫燃料電池車早在上個世紀60年代歐美就開始研發，2014年日本豐田開始量產，但這麼多年一直沒有大規模發展開來。近幾年來大力提倡氫氣燃料是因為，普遍認為國內純電動車用的電來自於二次能源，而一次能源的火電的原料為不可再生的煤炭和石油，火電本身不環保，又面臨資源枯竭的危機。那麼氫燃料電池車成本如何，其安全性又如何？是否有量產的可能性。本論文通過文獻研究試圖解明這些問題。
  • 氫燃料電池汽車產業深度研究
    燃料電池用無油空壓機方面，雪人股份通過股權收購的方式取得了雙螺杆空壓機的核心技術，德燃動力通過自主開發的方式已掌握可滿足 60kW 以內燃料電池發動機用空壓機技術，另外清華大學、西安交通大學等高校也這些方面進行了大量研究和開發工作。
  • 質子交換膜燃料電池中毒一:機理 | 影響 | 解決方案
    研究亮點1.綜述了燃料電池中毒的機理、影響和解決方案，包括陰極和陽極的汙染物；2.總結了製造和裝配過程中化學汙染物和BOP材料的影響。3.本推送主要介紹空氣汙染物導致的陰極中毒和電池製造過程中的汙染物影響，關於陽極側汙染物中毒機理和解決方法見於下一篇推送。
  • 燃料電池陰極高效氧還原催化劑研究取得突破
    因此，尋找基於清潔能源的汽車動力技術替代傳統內燃機可有效解決二氧化碳過量排放所帶來的諸多環境問題。由於其高能量密度、高能源轉換效率、低溫啟動快等優勢，氫能燃料電池被認為是替代內燃機的最理想汽車動力。目前，世界諸多汽車巨頭都已開發出各自品牌的燃料電池汽車，尤其以日本豐田公司的Mirai最為引人注目。
  • 研究人員開發更穩定的鋰離子電池
    研究人員開發更穩定的鋰離子電池鋰離子電池已被廣泛應用於電動汽車、電動工具、行動電話和筆記本電腦等產品上，不過其仍然存在一些問題需要解決，比如不穩定和易燃的電解質。拉夫堡大學的研究人員將鎢和碲基雙過氧化物材料結合起來，分別作為電極和電解質使用，製造出更兼容和更穩定的界面。研究成果發表在《Nature Communications》雜誌上。拉夫堡團隊使用計算建模來說明這兩種同屬一個晶系的材料的氧化還原特性，並表明鎢可以很容易地改變氧化狀態，是理想的電極，而碲則可以抵抗適合電解質的氧化還原循環。
  • 研究人員開發出突破性的電學織物 可「殺死」新冠病毒且對健康細胞...
    研究人員開發出突破性的電學織物 可「殺死」新冠病毒且對健康細胞無害  Evelyn Zhang • 2020-05-26
  • 氫能燃料電池出現高壓報警現象怎麼解決
    氫能燃料電池出現高壓報警現象怎麼解決 ,「iyufk」  無錫冠亞恆溫製冷技術有限公司致力於致力於製冷加熱控溫系統、超低溫冷凍機、新能源汽車部件測試系統、VOCs冷凝回收裝置、加熱循環系統等生產銷售，氫能燃料電池，節能環保，性能穩定，歡迎新老客戶來電選購！
  • 新能源電瓶修復小知識——電池散熱用什麼材料?
    關於電池散熱用什麼材料的問題、我今天說一下：電池散熱最好是導熱相變化材料。導熱相變化是一種能夠吸收和釋放相變潛熱的材料，在能量存儲方面有重要的應用，相變材料用於動力電池熱管力系統日益受到重視。電瓶修復採用導熱相變化材料的汽車電池熱管理技術已經被廣泛研究，利用相變材料的相變潛熱對電池進行溫控，能有效降低電池高倍率工作條件下的電池溫升，提高溫度均勻性。
  • 「過熱」也不怕:Fraunhofer研究所正開發家用燃料電池系統
    為了讓家庭減少對電網的依賴，世界上已經有不少研究人員在尋找替代能源——比如燃料電池。與內燃機相比，燃料電池的效率更高，但是排放卻更少。
  • 燃料電池專用車產業總體情況
    早在2017年4月，豐田發布了其精心打造的零排放氫燃料重型卡車車隊的計劃，希望藉此解決目前汽車燃料的瓶頸問題。豐田氫燃料重卡配備了兩個Mirai氫燃料電池堆以及一塊12kWh容量動力電池，其輸出功率可達670馬力，續駛裡程可以達到320公裡，最大載重為36.3噸。同時，豐田還在美國港口城市洛杉磯，開始對氫燃料電池重型卡車進行可行性測試研究。
  • NREL研究人員的新技術使太陽能電池更安全……
    1億美元資金7.NREL研究人員開發出一種使高性能混合鈣鈦礦太陽能電池更安全的技術方法8.英國政府宣布將投入資金支持英國境內低碳的氫燃料生產項目1.埃森哲發布《技術展望2020》報告2020年2月，全球最大的上市諮詢公司之一埃森哲
  • 研究報告:LED散熱材料及散熱解決方案
    13.散熱技術對比分析　　散熱器的設計僅考慮熱量從散熱器外表面到外界環境這一過程的散熱問題是遠遠不夠的，而必須首先解決散熱器從發熱器件表面有效取熱以及散熱器內部熱傳輸的問題。熱取不出並無法高效傳輸，散熱就無從談起。對於高功率密度器件，由於發熱量高度集中，取熱及熱傳輸是極具挑戰性的。