若你想要開著電動車進(jìn)行遠(yuǎn)途旅行,光靠汽車內(nèi)部儲存的那點(diǎn)電力恐怕無法將你帶到目的地,這時你還是得向傳統(tǒng)汽油發(fā)動機(jī)尋求幫助。但問題是,這類汽車在靠發(fā)動機(jī)驅(qū)動的時候,由于馱著一個厚重的電池套件,其行駛效率要低于普通的汽車。那么,有更高效的發(fā)電方法嗎?
近日,美國馬里蘭大學(xué)的研究人員就宣布他們研制出了一種效率遠(yuǎn)高于汽油發(fā)動機(jī)的燃料電池,與其他燃料電池相似,這種燃料電池通過化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能,因此它的發(fā)電效率是燃燒式發(fā)電機(jī)的2倍。其實(shí)研究人員研發(fā)的這種燃料電池是一種名為固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,簡稱SOFC)的升級版,與在汽車?yán)锸褂玫臍淙剂想姵夭煌琒OFC可以使用諸如柴油、汽油和天然氣之類的燃料來發(fā)電。目前,這種電池已經(jīng)被應(yīng)用到建筑物供電上,但是人們普遍認(rèn)為,將SOFC應(yīng)用到汽車上有點(diǎn)不切實(shí)際,因?yàn)樗w積過于龐大且通常需要在900℃下才可反應(yīng)。
通過改變固體電解質(zhì)的材料和電池的設(shè)計(jì),研究人員現(xiàn)在可以制造出體積更加緊湊的SOFC了。由于之前的SOFC主要靠固體電解質(zhì)來進(jìn)行電池的結(jié)構(gòu)性支撐,所以電解質(zhì)通常要比較厚。但過厚的電解質(zhì)又不利于電的產(chǎn)生,于是研究人員就設(shè)計(jì)了一種不需要靠電解質(zhì)進(jìn)行支撐的方案,這時,變薄的電解質(zhì)就能在低溫時產(chǎn)生更高的能量輸出,進(jìn)階版的多層電解質(zhì)設(shè)計(jì)則能產(chǎn)生更多的電能。新電池在同等體積下的發(fā)電效率是普通固體氧化電池的10倍,在產(chǎn)生相同電量的情況下體積又要比汽油發(fā)電機(jī)小,換算下來,一顆10厘米×10厘米的新電池就可以替代原先體積龐大的電池組驅(qū)動電動車了。
除此之外,研究人員還將新電池的反應(yīng)溫度降至了650℃。高溫是商業(yè)化應(yīng)用的主要障礙,因?yàn)橐肫囋诟邷叵逻\(yùn)行,制造商就必須采用昂貴的耐溫材料來制作配套設(shè)備,否則廉價(jià)材料將因忍受不了頻繁的升降溫而老化最終失效,而且操作溫度過高還將延長汽車的發(fā)動時間。因此,研究人員希望能將反應(yīng)溫度降低至350℃以便在汽車中應(yīng)用。
這項(xiàng)研究是美國能源部一個計(jì)劃中的一部分,它旨在使固體氧化物燃料電池變得更加實(shí)用。馬里蘭大學(xué)能源研究中心主任艾瑞克。瓦克斯曼(Eric Wachsman)認(rèn)為,新電池的諸多優(yōu)勢使之可以與汽油發(fā)電機(jī)相競爭。目前他僅僅制作出了體積較小的燃料電池而已,離真正的工程應(yīng)用還遠(yuǎn)著呢。