高功率燃料电池助推电动潜水器无人机

交通运输行业是经济中最大的能源消费国之一，其清洁和更高效的需求不断增长。当越来越多的人使用电动汽车时，由于对电力和能源的需求，设计电动飞机，轮船和潜艇变得更加困难。

圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的一组工程师开发了一种高功率燃料电池，该电池在该领域取得了进步。在Vijay Ramani，Roma B.和Raymond H. Wittcoff杰出大学教授的带领下，研究小组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。

2月25日在《自然能源》上报道，使用独特的启用pH梯度的微尺度双极界面(PMBI)进行的这项进步可以为多种运输方式提供动力-包括无人水下航行器，无人机和最终的电动飞机-成本大大降低。

能源，环境与化学工程学教授拉玛尼说：“具有pH梯度功能的微型双极界面是这项技术的核心。” “它使我们能够在潜水器中使用液体反应物和产品来运行这种燃料电池，在这种情况下，中性浮力至关重要，同时也使我们能够将其应用于更高功率的应用中，例如无人机飞行。”

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，在另一电极上使用碱性电解质。通常，酸和碱相互接触时会迅速反应。拉玛尼说，关键的突破是PMBI，它比一根头发还细。使用McKelvey工学院开发的膜技术，PMBI可以防止酸和碱混合，形成尖锐的pH梯度，并使该系统成功运行。

拉玛尼团队的研究科学家Shrihari Sankarasubramanian说：“以前进行这种酸-碱分离的尝试无法合成和完全表征整个PMBI的pH梯度。” “结合新颖的电极设计和电分析技术，我们能够明确表明酸和碱保持分离。”

首席作者王中阳是Ramani实验室的一名博士研究生，他补充说：“一旦使用新型膜合成的PBMI被证明能有效发挥作用，我们就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运行条件。开发新的离子交换膜使PMBI成为一个极富挑战性和回报的途径。”

Ramani说：“这是一项非常有前途的技术，我们现在已经准备好将其扩展到潜水艇和无人机上。”