近年來,受政策和市場的雙重"寵幸",我國電動汽車產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展,但電動汽車也有自己的焦慮,如續(xù)航里程短、充電時間長、循環(huán)次數(shù)低及安全性問題仍較為突出等.氫燃料電池汽車因續(xù)航里程長、加氫時間短及更清潔環(huán)保,已經(jīng)逐漸成為我國各地方政府推廣新能源汽車的又一發(fā)力點,目前上海、廣東、陜西西安、江蘇如皋、浙江臺州、湖北武漢、山西大同等地陸續(xù)出臺了支持燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策或措施.但氫燃料電池不是沒有自己的痛點,如氫氣的制取、儲存和運輸成本高、加氫站建設(shè)投資大、氫燃料電池技術(shù)研發(fā)進展緩慢等問題,一直困擾著氫燃料汽車的發(fā)展.其他具有更高性價比和經(jīng)濟效益的燃料電池,也一直是企業(yè)和科研機構(gòu)關(guān)注的方向.

近日,電池中國網(wǎng)從中科院獲悉,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所在燃料電池與超級電容器復(fù)合電源研究方面取得新進展,實現(xiàn)了化學(xué)電源高功率密度和高能量密度兩者兼得,為開發(fā)下一代高比能量特性化學(xué)電源提供了新的研究思路.

據(jù)了解,燃料電池能量密度高,但由于液體燃料電氧化與氧電還原反應(yīng)動力學(xué)過程慢,導(dǎo)致其功率密度較低;而超級電容器功率密度較高,但受限于電極活性材料比容量,其能量密度較低,目前大多數(shù)化學(xué)電源難以同時兼具高功率密度與高能量密度.該所團隊創(chuàng)新性地設(shè)計并構(gòu)筑了一種基于贗電容材料聚苯胺和電催化材料Pt／C(陰極)或PtRu／C(陽極)的新型雙效電極,借此構(gòu)建了原位直接甲醇燃料電池與超級電容器復(fù)合電源.該復(fù)合電源借助聚苯胺在陰極(氧電還原反應(yīng))與陽極(甲醇電氧化反應(yīng))電位區(qū)間可發(fā)生氧化／還原態(tài)轉(zhuǎn)變的特性,實現(xiàn)了超級電容器原位自充電.得益于聚苯胺快速的贗電容放電特性,復(fù)合電源的脈沖放電性能大幅提升,單體電池功率密度可達4kW／kg,較傳統(tǒng)單純的甲醇燃料電池提高了80％以上.同時,甲醇的持續(xù)供給保障了復(fù)合電源的高能量密度.

該工作闡釋的贗電容與電化學(xué)反應(yīng)耦合機制為下一代高比特性化學(xué)電源提供了新的研究思路.相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在ACSEnergyLetters上.

盡管氫燃料電池汽車吸引了不少車企的目光,把燃料電池汽車研發(fā)重點都放在氫燃料電池上,但也有一些車企不惜重金押寶其他燃料電池汽車技術(shù)的研發(fā).今年8月份,英國錫里斯電力公司宣布與日產(chǎn)汽車建立合作伙伴關(guān)系,未來雙方將共同開發(fā)可使用天然氣等傳統(tǒng)燃料和沼氣、乙醇或氫氣等可持續(xù)性燃料高效率產(chǎn)生能量的燃料電池.該項目還獲得了英國政府3500萬英鎊的資金支持.據(jù)悉,英國錫里斯電力公司是SteelCell低成本固態(tài)氧化物燃料電池的開發(fā)商.錫里斯電力公司表示,SteelCell固態(tài)氧化物燃料電池采用銷量較大的和廣泛可用的材料制成,具有低成本效益,電力強勁且具擴展性.與日產(chǎn)合作的項目涉及設(shè)計、構(gòu)建、測試和展示由錫里斯電力公司生產(chǎn)的固態(tài)氧化物燃料電池堆棧,將其部署在日產(chǎn)設(shè)計的、適用于生物燃料等各種高效燃料類型的燃料電池模塊中.

其實早在2016年6月,日產(chǎn)汽車就在日本橫濱研究酶生物燃料電池,開發(fā)以100％乙醇或乙醇混合水為原料,具有清潔、高效、便于供給優(yōu)勢的動力系統(tǒng).隨后,在當(dāng)年8月份,日產(chǎn)汽車在巴西發(fā)布了世界首款采用生物乙醇作為燃料發(fā)電的原型車,配備24千瓦時電池,續(xù)駛里程超過600公里.目前巴西地區(qū)有50％以上的汽車在使用乙醇燃料.

不過,日產(chǎn)汽車生產(chǎn)的乙醇汽車主要市場在巴西,原因是巴西有豐富的甘蔗和玉米等乙醇生產(chǎn)原料.