燃料電池是一種清潔高效的能源利用方式，它是一種能夠持續(xù)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。近20年以來，燃料電池這種高效、潔凈的能量轉(zhuǎn)化裝置得到了各國政府、開發(fā)商及研究機構(gòu)的普遍重視。在交通運輸、便攜式電源、分散電站、特種及水下潛器等民用與特種領(lǐng)域燃料電池展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

基于石墨烯的微生物燃料電池電極

單室無膜微生物燃料電池在柔性可穿戴器件應(yīng)用研究

美國紐約州立大學(xué)賓漢頓分校的SeokheunChoi助理教授(通訊作者)課題組設(shè)計并制備了集成在單張纖維織物上的單室無膜微生物燃料電池。

該微生物燃料電池的內(nèi)阻約為10kΩ，當外電路負載10kΩ的電阻時能達到52μA/cm2的電流密度和6.4μW/cm2的最大功率密度，其電化學(xué)性能接近于目前的柔性紙基微生物燃料電池水平，并遠遠超過了以柔性織物為基底的微生物燃料電池。在反復(fù)拉伸、扭轉(zhuǎn)的動態(tài)力學(xué)測試條件下，盡管纖維織物表面的導(dǎo)電碳層發(fā)生部分斷裂并引起電池內(nèi)阻升高，電極活性材料仍能牢固附著在纖維織物表面，從而保證機械變形條件下仍有較穩(wěn)定的輸出電流及功率密度。該研究成果已發(fā)表在《AdvancedEnergyMaterials》上。

采用陶瓷3D打印技術(shù)提高固體氧化物燃料電池的生產(chǎn)效率

加泰羅尼亞能源研究所利用陶瓷3D打印技術(shù)幫助生產(chǎn)更高效的燃料電池。

該研究項目被稱為cell3ditor，旨在使用陶瓷3D打印技術(shù)開發(fā)可用于固體氧化物燃料電池(SOFC)制造復(fù)合材料技術(shù)。目前，制造一種固體氧化物燃料電池需要100多個步驟來生產(chǎn)，不同的組件是分開制造，然后再組裝使用玻璃密封。這種復(fù)雜性大大增加了生產(chǎn)和初始投資的成本，估計造價約為480萬歐元。而且還會降低靈活性，限制創(chuàng)新的引入?，F(xiàn)在利用3D打印技術(shù)可以很好地改變這一切，縮短生產(chǎn)時間和成本，大大簡化整個裝配過程。

中國科大成功研制出鉑超細納米線催化劑

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組與合作者，在質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑研制方面取得重要進展。

研究人員基于集團效應(yīng)，設(shè)計出一種銠原子摻雜的鉑超細納米線催化劑。這種催化劑在燃料電池陰極氧還原反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性——在氧氣氣氛下循環(huán)使用1萬次后，只損失了9.2%的質(zhì)量活性。而目前商用的鉑碳催化劑在氧氣氣氛下循環(huán)使用1萬次后，質(zhì)量活性性能損失達到72.3%。從而能大幅節(jié)省貴金屬鉑的用量，推動了該清潔能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用進程。

中國科學(xué)院過程工程研究所多相復(fù)雜系統(tǒng)國家重點實驗室研究員楊軍課題組開發(fā)出直接甲醇燃料電池選擇性電催化劑。

研究人員在深刻理解DMFC中甲醇催化氧化和氧氣催化還原機理的基礎(chǔ)上，設(shè)計貴金屬基異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料，充分利用異質(zhì)材料中的晶格應(yīng)變效應(yīng)和電子耦合效應(yīng)調(diào)控材料的催化性能，不僅使材料具有優(yōu)良的催化活性，而且使材料對DMFC中的甲醇氧化或氧氣還原具有很好的選擇性。研究者們研究了催化劑的制備、放大和表征，在利用無質(zhì)子膜DMFC模型證實了催化劑選擇性的基礎(chǔ)上，成功組裝了DMFC單電池。該研究結(jié)果發(fā)表于《ScienceAdvances》上。

中國科學(xué)院蘇州納米所研究員周小春ACSNano:高功率密度輕柔燃料電池

蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員周小春課題組通過設(shè)計一種新型的柔性復(fù)合電極從而制備出輕柔的吸氣式質(zhì)子交換膜燃料電池。

新型的柔性電極由碳納米管膜打孔后再復(fù)合碳紙制備而成，其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、良好的柔性和高透氣性等優(yōu)點，有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的輸運。并且這種電極可同時作為氣體傳輸層和集流體，取代了傳統(tǒng)質(zhì)子交換膜燃料電池中的石墨或金屬集流體，極大減小了燃料電池的體積和重量。由這種柔性電極制備出的質(zhì)子交換膜燃料電池具有5190WL-1的體積功率密度和2230Wkg-1的質(zhì)量功率密度，彎折600次后仍可以保留89.1%的性能，從30m高度落下5次后性能保持不變，展現(xiàn)出極高的功率密度和優(yōu)異的機械性能。

西工大開發(fā)出用于燃料電池雙活性去合金化枝晶的一步法制備技術(shù)

本項研究工作首次開創(chuàng)了一種靈活可控的一步電化學(xué)方法，成功合成了去合金化的AuNi多層次納米枝晶。更重要的是，該一步法制備的去合金化AuNi納米枝晶比采用傳統(tǒng)多步法去合金制備的AuNi的催化性能更加優(yōu)異，展現(xiàn)出其在燃料電池領(lǐng)域極大的應(yīng)用價值。另外，該研究工作通過系統(tǒng)的實驗進一步驗證了該一步法的合理性和通用性，從而為發(fā)展下一代新型電催化材料提供了一種全新的思路。

俄研制出氫燃料電池納米鎂粉末

俄羅斯科學(xué)院物理學(xué)學(xué)院與西伯利亞聯(lián)邦大學(xué)科學(xué)家合作，研發(fā)出一種制造氫燃料電池的粉末材料。

為貯存和運送足夠汽車行駛的氫氣量，科學(xué)家們通常在高壓下以壓縮、液化、瓶裝和罐裝形式貯存氫氣，以化合物的形式貯存氫氣的新技術(shù)也相繼問世。多年研究證明，以氫化物形式貯存氫氣最具前景的金屬是鎂。鎂的密度不大，價格相對低廉。這次，俄研究人員研發(fā)出一種技術(shù)，能合成一種納米分散性鎂粉末，從而“貯存”更多氫氣。參與這項工作的物理數(shù)學(xué)教授格里戈里·丘里洛夫說，他們用鎂粉末合成的氫，超過目前世界上含量最高的原料，向制造出真正安全的氫燃料電池又近了一步。

myFC制造出世界上最薄的燃料電池

瑞典的myFC在便攜式電子產(chǎn)品的綜合綠色能源方面取得技術(shù)突破。該公司近期推出世界上最薄的燃料電池，新電池myFCLAMINA?薄膜燃料電池非常纖薄，可以嵌入式完全內(nèi)置在智能手機和便攜式充電器設(shè)備中。

微型電子產(chǎn)品要求更少的空間和更多的性能。該公司在去年11月第一次展示集成燃料電池的智能手機和電力工作站。然而，電池從裝置的外殼突出0.9mm，新電池-myFCLAMINA?薄膜FC技術(shù)可以完全集成在設(shè)備中。

該工作首先通過化學(xué)油相合成并精細表征了具有特殊結(jié)構(gòu)的六方PtPb合金納米片，并評價了該材料的氧還原和醇氧化催化性能，最后基于量化計算結(jié)果證明膨脹晶格應(yīng)力對Pt(110)面的催化性能有大的促進作用。這一全新活性位點的提出突破了過去人們對晶格應(yīng)力作用的傳統(tǒng)理解，為高性能電催化材料的設(shè)計和開發(fā)指出了新方向。