浅析燃料电池关键技术（2）

2.4金属-空气技术
　　铝-空气技术也可以提供较高的能量密度。该项技术理论上的能量密度可以达到4,000瓦小时/公斤以上，但是目前只有800瓦小时/公斤。 这种系统采用铝金属(重量轻而且价格便宜)、氧及无毒电解液与气体扩散阴极，因此成本低廉，而且比锂电池更为安全。该类系统无需充电或添加燃料。一旦某个单元消耗殆尽，可以采用新的单元替换。它的回收处理也相当容易。
　　目前TRIMOL集团正在开发针对手机和便携电脑的铝-空气燃料技术原型样机。　　TRIMOL的目标是可供手机待机30天，通话25小时，供便携电脑连续使用10小时。针对手机的原型样机将于今年初推出，并计划在年底开始量产。
2.5制造工艺的要求
　　制造小型或微型燃料电池有很多方法，可使用不同的工艺和技术，以及膜电极组件。采用真空沉积技术，如IC生产中使用的那种，可在塑料薄片上印制燃料电池元素，并以流水方式大批量生产。这对燃料电池的低成本制造来说具有极强的吸引力及巨大潜力，但与提高输出能力是个矛盾。采用陶瓷微流体工艺技术与PC板采用叠层和过孔的方法相似，可在板块内进行燃料处理和燃料输送。它能够将甲醇与水混合并输送到燃料电池，分离出产生的二氧化碳气体，并向燃料电池提供空气。
　　另外，DMFC中的催化剂也需要改进。DMFC通常使用的催化剂是由昂贵的铂和钌材料组成，这增加了低成本方案的开发难度，难与最新式的锂离子和锂聚合物电池相抗衡。
　　DMFC所需催化剂材料的数量比标准氢燃料电池高很多，这是由于甲醇的反应效率比较低。由于催化剂数量比氢燃料电池高出一个数量级，因此在系统成本中占了相当大的比例。因此寻求减少催化剂装载量的方法，即减少燃料电池单位区域所需的催化剂数量，或者考虑其它更低成本、可能带来更佳性能的材料。

3.燃料电池在军事上应用

军事指挥家企盼技术的进一步发展生产出替代其它能源的燃料电池。一个普通易拉罐大小的燃料电池就可以满足一个轻型战场步兵指挥所一周所需的电能。这种燃料电池具有效率高、重量轻、无污染等优点，在军事上有广泛的应用前景：

3.1.1用作电推进坦克或装甲车的能源，大大降低了战车行驶时的噪音，减少红外辐射，还可作为电磁轨道炮的辅助电源；

3.1.2为战场计算机提供电源，是一般电池工作寿命的16－32倍，而且体积小，重量轻，是小规模快速机动部队的理想电源；

3.1.3用作舰载电源，用多个燃料电池分别为不同的舰载系统供电，避免一旦集中式供电系统受损，全舰都无法工作的现象发生。

希望用燃料电池取代目前使用的多种电池，使快速反应部队的技术保障装备进一步轻型化，并减轻单兵负荷。燃料电池进入实用阶段还有一些问题需要解决，如氢气的存储、燃料电池的副产品，铂催化剂价格比较昂贵等。

U212级潜艇目前采用的是一种新型整体串联叠层组合式。质子交换膜燃料电池，也称为聚合物电解膜燃料电池（PEM－FC），它的工作温度比较低，通常工作在80℃以下，且毫无噪声，其工作效率可高达70％。这种质子燃料电池采用一种以质子交换方式进行工作的聚合膜作为膜片的新型固态电解质。这种聚合膜的两边是一种纸板式的碳电极，这种膜状电极又夹在液态水区域和冷却元件之间。在负极上由于氧的反应作用形成离子，这种负离子与穿透交换膜的氢离子相互反应，产生反应物水和电能。

燃料电池在部分负载下的效率远高于全负载情况下的效率。因此，燃料电池非常适用于作潜艇的经济型推进动力源，使潜艇不再依赖大气中氧。U212潜艇直接把氧源和氢源贮存起来，使整个燃料电池的有效工作系数大大提高，从而使氧气和氢气参加反应的数量增加，潜艇在水下的工作时间可达几周。

燃料电池的功率密度高，可以根据不同用途进行串并联组合，使之符合所需要的功率。对于在潜艇上的应用，燃料电池的布置和安装需要考虑到其与艇上的蓄电池相结合的问题，以满足潜艇不依赖空气运行的需要。