2005年10月21日
在实验室和教室斯坦福大学机械工程教授弗里茨普林茨,燃料电池技术比ever-literally冷却器和形象的。
四篇论文中提出了在电化学协会的一次会议上10月16日,在洛杉矶宣布普林茨和学生创新,大大减少承诺类型的燃料电池的工作温度,提前,可以帮助他们未来的车辆。在一个月内,普林茨和合作者将发布一个燃料电池的教科书,为填补学生渴望学习积极进取的技术。
“燃料电池今天不是经济上可生产的,不能与传统的内燃机,”弗里茨普林茨说谁是主席机械工程部门和罗德尼·h·亚当斯工程学院的教授。“但是有很大机会提高燃料电池的性能和经济。”
因为他们可以提供充足的电力,建筑,汽车和电子产品在不伤害环境,燃料电池,包括固体氧化物燃料电池,普林茨集团工作,是一个热门技术。固体氧化物燃料电池发电通过一对化学反应行为负电荷电路。细胞的一侧在空气中的氧气,它与电子结合形成负氧离子。这些离子是通过固体电解质层中间细胞的另一边,在与氢气燃料离子结合形成水。这个反应释放电子,通过任何燃料电池供电回到第一个方面,完成了电路。在这个过程中,氢和氧的细胞已经只产生水和电。燃料电池比电池的不同之处在于,他们不会失去。他们坚持跑步只要有氢燃料和氧气。
相对于其他燃料电池、固体氧化物燃料电池尤其适合使用驱动房屋和汽车,因为他们可以提供更多的总功率与效率相对较高。但是他们的高运行temperature-more比1300 F (700 C)是一个巨大的缺点用于汽车,这将在这些温度过热。的原因之一的高温与电解质层。迄今为止最好的电解质有麻烦进行负氧离子而不产生大量热量。
但普林茨集团正在改变这一切。
薄的
普林茨集团提高离子电导率通过电解质层膜的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)——使其50纳米一样薄。建立一个薄的膜,但足够耐用可靠,机械是一个巨大的挑战。为什么?输入的燃料电池气体(氢气和氧气),所以尽可能多的膜的接触,而不是封锁了通过支持结构。
与此同时,随着薄膜,必须强大到足以承受力量如两侧气体压力的差异。(在铂催化剂层两侧提供一些支持,他们是松散允许气体渗透。
)普林茨集团已经解决这个问题,在尝试制造技术类似于那些受雇于半导体行业。集团已成功建立了YSZ薄膜在硅网格使其持久的足够的工作,但是叶子的膜暴露在气体。努力取得了丰厚的回报,燃料电池的功率密度,并且400毫瓦每平方厘米750 F (400 C)在硅网个人开口。(一个典型的汽车需要15000瓦,但成堆的细胞与膜表面面积4平方米可生产出那么多权力。)
典型的固体氧化物燃料电池产生相应的功率密度超过1300 F度(700 C),这意味着普林茨集团减少一半的温度几乎没有牺牲任何权力。
“据我所知这是固体氧化物燃料电池提供最高的功率密度,可以运行在最低温度的同时,“普林茨说。另外两个文件在电化学学会会议上,普林茨和他的学生将展示他们努力提高膜的电导率在另一种方法:通过轰击薄膜的晶体结构与积极的氩离子然后带电加热膜1470 F (800 C)。
这个过程的开放或扩张的晶体结构,提高离子导电率高达34%。另一篇论文描述了一种方法分析结构和膜的电导率。支持的整体研究,日本汽车制造商本田,是一个更大的一部分与材料科学和工程学副教授合作保罗·麦金太尔和化学工程教授斯泰西弯曲生产燃料电池在汽车可用。亚博网站下载亚博老虎机网登录
服务学生
虽然研究结果代表重要的技术的进步,即将到来的教科书,燃料电池基础,教学是一个互补的进步。普林茨合作在书前学生瑞安O 'Hayre Suk-Won Cha,土木与环境工程博士后惠特尼Colella。今年约翰·威利出版这本书填补一个重要空白通过提供一个全面的文本和作业集先进的本科生和研究生渴望了解更多关于燃料电池,普林茨说。很少有文献致力于燃料电池和几乎没有家庭作业的问题帮助学生磨练他们的技能和理论的理解。这本书有100多家庭作业的问题。
“斯坦福大学研究和教学环境将重点放在如何改善我们的能源状况,”他说。“我们当然想拓宽学生在这一领域的背景和打开他们的视野是可能的。我们需要提高我们的教育产品在这一领域。”