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氨燃料电池的研制

2020-01-02

石油化工应用 2020年2期
关键词:助理燃料电池二氧化碳

燃料电池是无污染的电源,它将化学能高效率转化为电能,并且实现了零排放。燃料电池汽车、卡车和公共汽车将使人们长途行驶时加油方便,并且减少了碳足迹。特拉华大学的研究人员正在研究开发使燃料电池更便宜和效率更高的技术,以使燃料电池汽车有朝一日能成为可行的选择。传统的燃料电池研究涉及氢燃料电池,而特拉华大学研究人员正在研究的是利用氨来代替氢的燃料电池。

催化科学与技术中心的工程师团队发表在《Joule》杂志上的一项新研究认为,在由可再生能源生产的燃料中,氨每加仑汽油当量的成本最低。特拉华大学博士后助理,主要作者之一的Brian Setzler 说:“作为一种氮基液体燃料,氨的储存和分送比氢更便宜,并且避免了其他液体燃料排放的二氧化碳,这些燃料排放的二氧化碳捕获成本很高。”

然而,研究团队面临的挑战是氨在质子交换膜燃料电池中不起作用,并且氨比氢更难氧化,这使得氨燃料电池产生的功率比氢燃料电池小。该团队使用氢氧化物交换膜燃料电池解决了第一个问题,这种燃料电池已经在特拉华大学著名的工程教授Yushan Yan 的实验室中研究了十多年。

在美国能源部高级研究计划局-能源(ARPA-E)的REFUEL 计划提供的250 万美元赠款资助下,特拉华大学研究团队研制出了一种新的燃料电池膜,它可以在更高的温度下操作,加速了氨的氧化。他们还确定了一种不会被氨中毒的催化剂。该论文的第一作者,助理研究员Zhao Yun(自从2016 年以来一直致力于直接氨燃料电池的研究)说,“通过这些改进,我们证明了一种新的直接氨燃料电池原型的峰值功率密度为135 mW/k2,这样就大大缩小了与氢气性能的差距。”

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