高功率燃料电池增强了电动潜水器 无人机

运输业是美国经济中最大的能源消费者之一,需求日益增加,使其更加清洁和高效。虽然越来越多的人使用电动汽车,但由于电力和能源的需求,设计电动飞机,船只和潜艇要困难得多。

位于圣路易斯华盛顿大学McKelvey工程学院的工程师团队开发了一种高功率燃料电池,该技术推动了该领域的技术发展。由Roma B.和Raymond H. Wittcoff杰出大学教授Vijay Ramani领导,该团队开发了一种直接硼氢化物燃料电池,其工作电压是当今商用燃料电池的两倍。

使用独特的pH梯度微型双极接口(PMBI)的这一进步,在Nature Energy2月25日报道,可以以低得多的成本为各种运输模式 - 包括无人水下航行器,无人机和最终的电动飞机 - 提供动力。 。

“具有pH梯度功能的微型双极接口是该技术的核心,”能源,环境和化学工程教授拉马尼说。“它允许我们在潜水器中使用液体反应物和产品运行这种燃料电池,其中中性浮力至关重要,同时也让我们将其应用于无人机飞行等高功率应用。”

华盛顿大学开发的燃料电池在一个电极上使用酸性电解质,在另一个电极上使用碱性电解质。通常,酸和碱在彼此接触时会快速反应。拉马尼表示,关键的突破是PMBI,它比一缕人发更薄。使用在McKelvey工程学院开发的膜技术,PMBI可以防止酸和碱混合,形成急剧的pH梯度并使该系统成功运行。

“以前尝试实现这种酸碱分离的方法无法合成并完全表征整个PMBI的pH梯度,”Ramani团队研究科学家Shrihari Sankarasubramanian说。“使用新颖的电极设计结合电分析技术,我们能够明确地证明酸和碱保持分离。”

主要作者,Ramani实验室的博士候选人王中阳补充说:“一旦使用我们的新型膜合成的PBMI被证明有效工作,我们优化了燃料电池装置,并确定了实现高性能燃料电池的最佳操作条件。开发能够实现PMBI的新型离子交换膜是一项极具挑战性和有益的途径。“

“这是一项非常有前途的技术,现在我们已准备好继续扩大潜水器和无人机的应用范围,”拉马尼说。

这项工作的其他参与者包括博士候选人程和,以及拉马尼实验室的前研究科学家Javier Parrondo。该团队正在与该大学的技术管理办公室合作,以探索商业化机会。