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微型燃料电池可让无人机飞行1小时:智能机可一周充电一次

无人机已经在包裹投递和搜索营救等领域得到了认可,然而飞行时间却因为电池的限制而成为最大的短板。如果增加更多的电池,又会给机身整体质量带来负担。有鉴于此,浦项工科大学(Postech)将目光投向了燃料电池。研究团队已经打造出了一种微型燃料电池,称其不仅能够让无人机在空中飞行1个多小时,还有望在不远的将来为智能机和汽车供能。

由该校Gyeong Man Choi教授和博士生Kun Joong Kim开发的这种固体氧化物燃料电池(SOFC),据说是首款采用了多孔不锈钢和电解质薄膜的设计(铸造叠层烧结技术)。由于电极热容量很低,这种混搭不仅提升了性能,还拥有更长的耐久性。

团队还将目光瞄向了此前的SOFC,考虑用硅元素和平版印刷蚀刻来改善快速降解和低耐久性(经历热膨胀后会出现电解质“对齐”的问题)。

研究人员称,不锈钢的使用,克服了困扰SOFC的最大问题——长时间高温工作导致的启动时间过长、以及机械和化学兼容性方面的问题。

在第三代燃料电池中,其采用了不会遇到腐蚀损耗问题的简单结构,550℃(1022℉)下的峰值能量密度为560mW/cm³,并且能够在快速热循环中保持这一成绩。

在功率密度和可靠性得到保证之后,团队表示该燃料电池有望为一系列电子设备提供替代能源,比如智能手机和笔记本电脑上的锂离子电池。

考虑到每个电芯只有78m㎡大小,其快速打开和关闭时间会与锂离子电池相似,但能量密度却是后者的数倍。如果智能机用上了这种电池,那它将只需一周充电一次。

浦项工科大学的这种固体氧化物燃料电池,是通过氢转换来产生电力的。97的“湿”氢气和3%的氧气混合物被作为燃料,送到了阳极来发电。

固体氧化物材料扮演了电解质的角色,让负氧离子从阴极传导至阳极。离子穿过固体电解质,氧化了燃料,反应产生的电子经外部电路提供能源。

尽管这一燃料电池仍处于原型阶段,但研究人员会朝着更大更便宜(但功率密度也更高)的方向去继续努力。这项研究的细节已经发表在近日出版的《科学报告》(Scientific Reports)期刊上。

[编译自:Gizmag , 来源:Postech]

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