worldsteel | Our stories: Tiny battery packs big punch

微型燃料电池不容小觑

研究人员研发出 世界上首个使用不锈钢的燃料电池,该燃料电池可以为手机供电一周,为无人机提供一个多小时的续航能力。

过去十年,移动技术取得了巨大进步—手机、手表、相机和无人机比以往任何时候都更智能。但是,所有这些平台的发展都遇到了一个主要障碍:电源。得益于钢的创新利用方式,这一切即将改变,它可能会催生未来电池,为设备供电。

续航时间更长的电池

韩国浦项科技大学的研究人员Gyeong Man Choi教授和博士生Kun Joong Kim,首次将带薄膜电解质的多孔不锈钢和具有最小热容量的电极相结合,研发出一种新电池。这种电池不仅比目前的锂离子电池更耐用,而且使用寿命更长。

这种燃料电池充电一次可以为手机供电一周

研究人员称,这种燃料电池是一种小型固体氧化物燃料电池(SOFC),它可以为手机供电一周,为无人机提供一个多小时的续航能力。他们表示,基于这种电池结构的基本特征,它可以轻易地被研制“开发用于下一代汽车电源的大型廉价燃料电池”。

借助某种氧化电解质,Choi教授研发的这种电池将氧离子迁移到燃料电极,将氢转化为电能。通常采用硅作为这种小型固体氧化物燃料电池的支撑件,但与电解质材料存在热失配问题,导致该设计会迅速蜕化。

钢铁之心

Choi选择了一种包含多孔不锈钢的设计方案,与硅基设计相比, 该设计可提高燃料电池的性能和耐用性。Choi教授和他的学生表示,之所以选择不锈钢作为设计材料,是因为不锈钢具有“热力学和机械强度,且氧化/还原反应高度稳定”。这种微型燃料电池采用流延叠层的方法(TCL)制成,与3D打印类似。

选用[…] 多孔不锈钢,可提高燃料电池的性能和耐用性

这项发表在《科学报告》杂志上的研究称 “采用薄膜技术设计的小型固体氧化物燃料电池(micro-SOFC)可达到更高比能(W h kg-1)和能量密度(W h L-1),如果成功制造,可部分替换便携式设备中的锂电池。”

他们解释道:“这种电池适用于需高功率密度和快速热循环的便携式电子设备。” 但是, 尽管手机、笔记本电脑,可穿戴设备和无人机等电子设备(它们要求高功率密度和快速开/关)可能是其主要用途, 但潜在应用领域不计其数。

如果研制成功,这种基于不锈钢的固体氧化物燃料电池将为超轻型飞机(如 e-Gull)、下一代智能家居甚至特斯拉Model3提供动力。从现在起,对电动汽车航程的焦虑也许很快将成为过去。

图片:Getty