【科技：新的甲烷燃料電池可以解決溫度問題】
導語：研究人員創造了一種新型燃料電池，該燃料電池使用廉價燃料，在與汽車發動機相當的溫度下運行，可以降低材料成本。
燃料電池的實用性和可負擔性並不是特別有名，但這可能剛剛改變。研究人員說，雖然這個細胞是在實驗室，但它有可能在某一天為家庭和汽車提供電力。該催化劑通過使用便宜，易得的甲烷製造出自己的氫燃料而省去了它。整個電池的改進冷卻了甲烷燃料電池中常見的沸騰操作溫度。甲烷燃料電池通常需要750到1000攝氏度的溫度才能運行。這個新的只需要大約500，這甚至比汽車內燃機的溫度更低，汽車內燃機的運行溫度約為600攝氏度。
較低的溫度可以引發運行燃料電池所需的輔助技術的成本節約，從而可能將新電池推向商業可行性。研究人員相信，工程師可以通過合理的努力在這個燃料電池周圍設計電力單元，這是以前甲烷燃料電池所不具備的。
研究負責人Meilin Liu說：「我們的電池可以製造一個簡單，強大的整體系統，使用廉價的不鏽鋼製造互連器。」 互連器是有助於將許多燃料電池集成到堆疊或功能單元中的部件。「高於750攝氏度，沒有金屬可以承受溫度而不會氧化，所以你在獲取材料方面遇到很多麻煩，而且它們會非常昂貴和脆弱，並汙染細胞，」劉說。「將溫度降低到500攝氏度是我們世界的一種感覺。很少有人甚至嘗試過，「Ben deGlee說，他是劉氏實驗室的研究生助理，也是該研究的第一批作者之一。「當你達到這個低水平時，它使得工程師設計堆棧和連接技術的工作變得更加容易。」新電池還消除了對稱為蒸汽重整器的主要輔助裝置的需求，該裝置通常需要將甲烷和水轉化為氫燃料。
研究人員的研究基於一種具有高商業可行性潛力的燃料電池，即固體氧化物燃料電池（SOFC）。SOFC以其可用的燃料的多功能性而聞名。然而，如果它進入市場，新電池可能暫時不會為汽車供電，它可能會更快地降落在地下室，作為更分散，更清潔，更便宜的電網的一部分。燃料電池堆本身大約相當於鞋盒的大小，加上輔助技術使其運行。「希望你可以像無水熱水器一樣安裝這個設備。它會耗盡天然氣來為你的房子供電，「劉說。「這將為社會和工業節省新發電廠和大型電網擴建的巨大成本。」「它將使家庭和企業更加獨立。這種系統將被稱為分布式發電。「
氫氣是為燃料電池供電的最佳燃料，但其成本過高。研究人員想出了如何通過鈰，鎳和釕製成的新催化劑將燃料電池中的甲烷轉化為氫氣，化學式為Ce0.9Ni0.05Ru0.05O2，縮寫為CNR。當甲烷和水分子與催化劑和熱量接觸時，鎳會化學裂解甲烷分子。釕與水同樣如此。由此產生的部件回歸到一起，因為非常理想的氫（H2）和一氧化碳（CO），研究人員出人意料地使用了它們。
「CO在大多數燃料電池中引起性能問題，但在這裡，我們將其用作燃料，」陳說。H2和CO繼續進一步形成構成陽極的催化劑層，燃料電池的一部分從電子中拉出，使得一氧化碳和氫氣帶正電離子。電子通過導線傳播 - 產生電流朝向陰極。在那裡，非常需要電子的氧氣吸收電子，關閉電路並變成O2離子。當水凝結時，離子化的氫和氧會合併離開系統; 一氧化碳和氧離子相遇變成純二氧化碳，可被捕獲。對於產生的能量，燃料電池技術產生的二氧化碳遠遠少於內燃機。在一些燃料電池中，初始反應中的水必須從外部引入。在這個新的燃料電池中，它在最後的反應階段得到補充，形成的水循環回來與甲烷反應。