高功率燃料電池助推電動潛水器無人機

交通運輸行業是經濟中最大的能源消費國之一，其清潔和更高效的需求不斷增長。當越來越多的人使用電動汽車時，由于對電力和能源的需求，設計電動飛機，輪船和潛艇變得更加困難。

圣路易斯華盛頓大學麥凱維工程學院的一組工程師開發了一種高功率燃料電池，該電池在該領域取得了進步。在Vijay Ramani，Roma B.和Raymond H. Wittcoff杰出大學教授的帶領下，研究小組開發了一種直接硼氫化物燃料電池，其工作電壓是當今商用燃料電池的兩倍。

2月25日在《自然能源》上報道，使用獨特的啟用pH梯度的微尺度雙極界面(PMBI)進行的這項進步可以為多種運輸方式提供動力-包括無人水下航行器，無人機和最終的電動飛機-成本大大降低。

能源，環境與化學工程學教授拉瑪尼說：“具有pH梯度功能的微型雙極界面是這項技術的核心。” “它使我們能夠在潛水器中使用液體反應物和產品來運行這種燃料電池，在這種情況下，中性浮力至關重要，同時也使我們能夠將其應用于更高功率的應用中，例如無人機飛行。”

華盛頓大學開發的燃料電池在一個電極上使用酸性電解質，在另一電極上使用堿性電解質。通常，酸和堿相互接觸時會迅速反應。拉瑪尼說，關鍵的突破是PMBI，它比一根頭發還細。使用McKelvey工學院開發的膜技術，PMBI可以防止酸和堿混合，形成尖銳的pH梯度，并使該系統成功運行。

拉瑪尼團隊的研究科學家Shrihari Sankarasubramanian說：“以前進行這種酸-堿分離的嘗試無法合成和完全表征整個PMBI的pH梯度。” “結合新穎的電極設計和電分析技術，我們能夠明確表明酸和堿保持分離。”

首席作者王中陽是Ramani實驗室的一名博士研究生，他補充說：“一旦使用新型膜合成的PBMI被證明能有效發揮作用，我們就優化了燃料電池裝置，并確定了實現高性能燃料電池的最佳運行條件。開發新的離子交換膜使PMBI成為一個極富挑戰性和回報的途徑。”

Ramani說：“這是一項非常有前途的技術，我們現在已經準備好將其擴展到潛水艇和無人機上。”