燃料电池效率的提高可能导致零排放车辆的更广泛使用

在平均的工作日中，北京的空气会被烟雾笼罩，整个建筑物都看不见。应当归咎于重工业和燃煤发电厂的排放，但每天早晨堵塞城市街道的近500万辆汽车和卡车也是如此，这些汽车和卡车将有毒微粒雾散入大气中。在中国和其他发展中国家，此类车辆排放问题正在成为一个日益严重的公共卫生问题，并且不太可能在短期内得到改善。

Iryna Zenyuk说，电动汽车的广泛使用可以缓解烟雾，但是在任何远距离行驶电动汽车都需要为数十个沉重的电池充电，这一过程可能需要数小时。塔夫茨大学机械工程学副教授Zenyuk说：“对于习惯于在泵上注满水并在五分钟后滚开的最终用户来说，这是非常不舒服的。”

Zenyuk说，答案是开发氢燃料电池，这是一种更清洁，更高效的电源，可通过一系列电化学反应将氢气转化为电能。然而，已经证明制造既高效又负担得起的燃料电池非常困难。Zenyuk和她的同事正在努力理解和克服创建商业上可行的产品的关键绊脚石。

燃料电池CAT扫描

燃料电池用于发电的反应相对简单且可靠。氢进入燃料电池时，会穿过由聚合物和铂覆盖的碳制成的多孔层。该层将电子从每个原子剥离，仅留下质子。质子然后穿过膜，最后到达另一个类似的层，称为阴极，在此处它们与氧原子结合在一起，形成水分子。在此过程中，电池会产生可为汽车供电的电荷。

困难在于最后一步产生的水。尽管它是一种清洁的副产品，但从环境角度来看使该技术具有吸引力，但最终会降低效率。Zenyuk说，当液滴在燃料电池内部形成时，它们会慢慢堵塞其阴极层的孔隙，阻止空气中的氧气进入。使其进入电池内部的氧气越少，电池产生的能量就越少。即使是少量的水，当卡在阴极的孔中时，也可以阻挡足够的氧气，从而对装置的效率产生重大影响。

她说：“基本上，一旦形成水，就必须将这种液体填充到阴极层中，并且必须快速将其除去。” “水管理是燃料电池的关键问题之一。您需要足够的水来使膜水合，但是过多的水会淹没电池。”