2026-04-12 11:26:32
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微型燃料電池定義為功率為幾瓦到十幾瓦的燃料電池,用於日常微電器(圖1)。它可以是直接甲醇燃料電池,也可以是改型的質子交換膜燃料電池。

圖1 尺寸很小的微型燃料電池
1859年最早發明實用蓄電池的法國物理學家伯朗台,怎麼也不會想到140多(duo)年(nian)後(hou)的(de)電(dian)池(chi)存(cun)儲(chu)電(dian)能(neng)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)每(mei)克(ke)放(fang)電(dian)近(jin)千(qian)毫(hao)安(an)的(de)水(shui)平(ping),更(geng)令(ling)他(ta)想(xiang)象(xiang)不(bu)到(dao)的(de)是(shi),如(ru)此(ci)高(gao)能(neng)的(de)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)還(hai)是(shi)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)現(xian)在(zai)這(zhe)個(ge)時(shi)代(dai)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)耗(hao)電(dian)需(xu)要(yao)。 早在1997年科學家就提出了“10年電池瓶頸”的警告預言,不過當時的無線設備隻不過是使用語音通訊的手機,而不像今天的小型手機和明日的3Gshoujinayangxuyaochulidaliangdewuxianshuju,suoyidangnianbingmeiyouyinqiguangfandezhongshi。suizheyunsuansududetigaohegongnengdezengjia,renmenzaizhuiqiugaoxingnengjisuantongxunhecaiseduomeitidetongshi,shouji、筆記本或PDA的高電能消耗成為難以翻越的障礙,完全打破了目前電子設備高性能、使用時間與電池重量三者間的平衡。德國計算機硬件獨立評論員湯姆就曾在2002年秋季的IDF上以《移動平台的下一代電池技術在哪 》weitidashengjihu。yingteerzuixintuichubijibenzhuanyongxunchichuliqishijishangjiushijiyushengdiandekaolv,yinweiyingteeryijingyishidaomuqiandianchijishugenbushangjisuanjiyidongjisuanzhongdenenghaodexianshi。suizhewuxianshujuyingyongdezengduo,yidongxingyudianchinaijiuxingdemaodunjianghuigengjiatuchu,yiweidizhishizhuiqiushengdian,erbugaijindianchikendingshibuxingde。 盡管技術研究在有條不紊地進行,但是3G和Wi-Fi帶來的移動通訊商業應用卻有些等不及了。因為不論期待已久的3G,還是眼下積極推進的Wi-Fi技(ji)術(shu),都(dou)要(yao)求(qiu)運(yun)行(xing)在(zai)不(bu)間(jian)斷(duan)連(lian)接(jie)網(wang)絡(luo)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),而(er)且(qie)伴(ban)隨(sui)無(wu)線(xian)數(shu)據(ju)通(tong)訊(xun)應(ying)用(yong)的(de)出(chu)現(xian),彩(cai)色(se)大(da)幅(fu)屏(ping)幕(mu)和(he)大(da)容(rong)量(liang)內(nei)存(cun)在(zai)提(ti)供(gong)高(gao)質(zhi)量(liang)應(ying)用(yong)的(de)同(tong)時(shi),也(ye)消(xiao)耗(hao)著(zhe)大(da)的(de)電(dian)能(neng)。如(ru)果(guo)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)不(bu)能(neng)在(zai)保(bao)持(chi)體(ti)積(ji)重(zhong)量(liang)不(bu)變(bian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)大(da)幅(fu)提(ti)高(gao)電(dian)能(neng)存(cun)儲(chu)量(liang),並(bing)不(bu)引(yin)人(ren)注(zhu)目(mu)的(de)電(dian)池(chi)很(hen)有(you)可(ke)能(neng)會(hui)成(cheng)為(wei)第(di)一(yi)個(ge)拖(tuo)3G後腿的因素。 如何突破電池本身的技術障礙,成為了應用科學家們爭先恐後研究的熱門課題。燃料電池已具備了燃料多樣化、對環境汙染小、噪音低、能量轉化效率高、容量大、可靠性較高等優點,使得這項在20世紀60年代美國原本針對太空飛船而開發的技術,在若幹年前就被廣泛應用在汽車領域。近兩年,種類繁多的移動設備對於重量、體積、待機時間的要求日漸苛刻,燃料電池自然而然地走上了表演舞台。 二 微型燃料電池的燃料 燃料電池的燃料多種多樣,微型燃料電池的燃料也是五花八門。常用於微型燃料電池的燃料有如下幾種。 1甲醇。美國佐治亞理工學院、麻省理工學院、斯坦福大學和桑地亞國家實驗室都在研究甲醇燃料的微型燃料電池。日本東芝、日本電氣公司、索尼公司等也都選用甲醇作燃料。使用甲醇的優點是價格便宜,易得。缺點是甲醇有較強的毒性。 2天然氣(甲烷)。摩托羅拉公司的出發點很獨特,該公司在2001年10yuejiukaifachuleyizhongyijiawanqitiweiyuanliaoderanliaodianchiyuanxing,takezhijiedangzuoshoujidianyuanhuoshoujidianchidechongdianqi。judangshidexiaoxicheng,zhezhongdianchikeyirangshoujishiyongyigeyueerwuxuchongdian。 3qingqi。chujiangranliaodianchidechicunyasuodaoxinpiandaxiaozhiwai,lingyigechangqidemubiaoshishiranliaodianchinenggouzhijieliyongqingzuoweiyuanliao,bingbimianshiyonggaoyaderongqi。qizhongyigexiyinrendejihuajiushiliyongchuqingcailiao,danshijinzhanhenman。meiguokaisixichudaxuedeyanjiuxiaozuyeshiyongqingzuoweiranliao,buguo,qingshiyipengqinghuanadexingshibaocunde,shiyongbocuihuajilaishifangqingqi。 4其qi他ta燃ran料liao。主zhu要yao用yong微wei反fan應ying器qi技ji術shu,將jiang常chang規gui化hua石shi燃ran料liao重zhong整zheng製zhi得de氫qing氣qi。如ru日ri本ben卡ka西xi歐ou公gong司si利li用yong半ban導dao體ti技ji術shu把ba汽qi車che用yong的de氫qing重zhong整zheng器qi改gai造zao為wei微wei型xing重zhong整zheng器qi並bing取qu得de了le成cheng功gong,製zhi造zao出chu稱cheng為wei改gai型xing的de質zhi子zi交jiao換huan膜mo燃ran料liao電dian池chi。該gai電dian池chi比bi同tong體ti積ji的de筆bi記ji本ben電dian池chi輕qing大da約yue二er分fen之zhi一yi,但dan驅qu動dong時shi間jian卻que長chang4倍。 三 微型燃料電池研究現狀 如前所述,美國凱斯西儲大學、佐治亞理工學院、麻省理工學院、斯坦福大學和桑地亞國家實驗室,以及許多美國公司都在從事微型燃料電池研究。據俄羅斯《計算機在線》,動(dong)力(li)係(xi)統(tong)公(gong)司(si)聲(sheng)稱(cheng)已(yi)成(cheng)功(gong)研(yan)製(zhi)出(chu)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi),在(zai)這(zhe)種(zhong)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)中(zhong)采(cai)用(yong)了(le)矽(gui)材(cai)料(liao)使(shi)其(qi)效(xiao)率(lv)明(ming)顯(xian)提(ti)高(gao),同(tong)時(shi)使(shi)電(dian)池(chi)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)得(de)到(dao)簡(jian)化(hua)。每(mei)層(ceng)矽(gui)片(pian)都(dou)鑽(zuan)有(you)微(wei)孔(kong),從(cong)而(er)使(shi)矽(gui)膜(mo)片(pian)的(de)表(biao)麵(mian)積(ji)大(da)大(da)超(chao)過(guo)聚(ju)合(he)物(wu)膜(mo)片(pian)表(biao)麵(mian)積(ji)。不(bu)僅(jin)如(ru)此(ci),采(cai)用(yong)矽(gui)片(pian)可(ke)以(yi)不(bu)用(yong)周(zhou)圍(wei)空(kong)氣(qi)而(er)用(yong)過(guo)氧(yang)化(hua)氫(qing)作(zuo)為(wei)氧(yang)氣(qi)源(yuan),因(yin)此(ci)能(neng)增(zeng)大(da)過(guo)氧(yang)化(hua)氫(qing)的(de)濃(nong)度(du),使(shi)這(zhe)種(zhong)新(xin)型(xing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)能(neng)產(chan)生(sheng)出(chu)更(geng)多(duo)的(de)電(dian)能(neng)。新(xin)工(gong)藝(yi)的(de)另(ling)一(yi)優(you)點(dian)是(shi),能(neng)與(yu)現(xian)有(you)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)工(gong)業(ye)工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)相(xiang)兼(jian)容(rong)。燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)實(shi)驗(yan)樣(yang)品(pin)已(yi)能(neng)使(shi)筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)連(lian)續(xu)工(gong)作(zuo)6個(ge)小(xiao)時(shi),公(gong)司(si)希(xi)望(wang)在(zai)半(ban)年(nian)內(nei)研(yan)製(zhi)出(chu)能(neng)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)樣(yang)品(pin),目(mu)前(qian)正(zheng)在(zai)仔(zai)細(xi)考(kao)慮(lv)為(wei)甲(jia)醇(chun)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)者(zhe)自(zi)動(dong)充(chong)電(dian)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。在(zai)邁(mai)向(xiang)市(shi)場(chang)的(de)道(dao)路(lu)上(shang)新(xin)型(xing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)還(hai)需(xu)要(yao)克(ke)服(fu)許(xu)多(duo)障(zhang)礙(ai),如(ru)需(xu)在(zai)發(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)的(de)表(biao)麵(mian)上(shang)覆(fu)蓋(gai)一(yi)層(ceng)鉑(bo)和(he)釘(ding),而(er)這(zhe)兩(liang)種(zhong)材(cai)料(liao)並(bing)不(bu)廉(lian)價(jia)。 日本東芝試製的直接甲醇燃料電池(DMFC)使用濃度90%(質量比)的甲醇10cc可以驅動PDA約40個小時,而相比之下,使用1000mAh的離子電池時,PDA的驅動時間大約為8小時。這種燃料電池本身的大小寬105mm、長127mm、高25mm,較PDA要大一些,重約500g,該公司表示有希望將厚度縮小為5~10mm左右、重量減輕至200g左右,使其能夠恰好嵌入PDA中。看來麵向便攜式電子終端的燃料電池應用於實際已指日可待。目前日立製作所、索尼、NEC等公司也相繼展開了這方麵的開發。 東芝公司透露,這種DMFC的輸出功率取決於驅動時的電流強度,最大可達8W,平均電流強度下為3~5W。5枚名片大小的電池單元縱向疊加,每個單元的輸出電壓為0.4~0.5V(這一數值在中已經算較高的了),通過疊加5枚電池單元可以達到2.0~2.5的電壓。從燃料電池整體上看,可以通過DC/DC轉換器來升壓,以輸出所需要的電壓。單元的材料構成,基本上與質子交換膜燃料電池相同。陽極催化劑為Pt/Ru類、陰極催化劑為Pt類材料、電(dian)解(jie)質(zhi)膜(mo)為(wei)全(quan)氟(fu)磺(huang)酸(suan)類(lei)聚(ju)合(he)物(wu)。分(fen)離(li)板(ban)是(shi)石(shi)墨(mo)板(ban),其(qi)上(shang)有(you)加(jia)工(gong)出(chu)的(de)氣(qi)體(ti)通(tong)道(dao)。甲(jia)醇(chun)通(tong)過(guo)泵(beng)向(xiang)燃(ran)料(liao)極(ji)供(gong)給(gei)。電(dian)池(chi)中(zhong)配(pei)備(bei)有(you)甲(jia)醇(chun)罐(guan)和(he)水(shui)箱(xiang),實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)供(gong)應(ying)至(zhi)電(dian)池(chi)單(dan)元(yuan)的(de)甲(jia)醇(chun)的(de)濃(nong)度(du),並(bing)隨(sui)時(shi)調(tiao)整(zheng)甲(jia)醇(chun)和(he)水(shui)的(de)比(bi)例(li)。之(zhi)所(suo)以(yi)使(shi)用(yong)稀(xi)釋(shi)後(hou)的(de)水(shui)溶(rong)液(ye),是(shi)為(wei)了(le)控(kong)製(zhi)被(bei)公(gong)認(ren)為(wei)DMFC最(zui)大(da)問(wen)題(ti)的(de)甲(jia)醇(chun)穿(chuan)透(tou)現(xian)象(xiang),即(ji)甲(jia)醇(chun)穿(chuan)透(tou)電(dian)解(jie)質(zhi)膜(mo)到(dao)達(da)燃(ran)料(liao)極(ji)致(zhi)使(shi)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)降(jiang)低(di)的(de)現(xian)象(xiang)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)燃(ran)料(liao)極(ji)與(yu)空(kong)氣(qi)極(ji)的(de)濃(nong)度(du)差(cha)越(yue)小(xiao),甲(jia)醇(chun)就(jiu)越(yue)難(nan)以(yi)移(yi)動(dong)。甲(jia)醇(chun)罐(guan)的(de)容(rong)量(liang)為(wei)10毫升,儲存濃度為90%(質量比)的(de)甲(jia)醇(chun)。反(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)中(zhong)在(zai)空(kong)氣(qi)極(ji)產(chan)生(sheng)的(de)水(shui)將(jiang)返(fan)回(hui)水(shui)箱(xiang)繼(ji)續(xu)循(xun)環(huan)。另(ling)外(wai),空(kong)氣(qi)極(ji)也(ye)使(shi)用(yong)泵(beng)來(lai)供(gong)應(ying)空(kong)氣(qi)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)通(tong)過(guo)主(zhu)動(dong)供(gong)應(ying)燃(ran)料(liao)和(he)空(kong)氣(qi)來(lai)獲(huo)得(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)的(de)結(jie)構(gou)。 輸出功率除以電極麵積得到的電流密度值,東芝DMFC的電流密度值在30~40℃時為25~30mW/cm ,與美國曼哈頓科學公司的便攜式薄片狀燃料電池的輸出密度3~5 mW/cm 相比,高出了一個數量級。之所以能夠實現如此高的輸出電流密度,除了用泵輸送燃料和空氣以外,更重要原因就是“在空氣極的電極材料上加大了研發力度”。 此次東芝在DMFC中使用了泵等市售零部件,如果開發出專用零部件,將有望進一步減小體積、減輕重量。而且隨著技術的發展,電池的輸出密度還可以提高1倍(bei)左(zuo)右(you)。隨(sui)著(zhe)溫(wen)度(du)的(de)升(sheng)高(gao),電(dian)池(chi)效(xiao)率(lv)會(hui)顯(xian)著(zhu)地(di)提(ti)高(gao),而(er)目(mu)前(qian)電(dian)池(chi)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)仍(reng)然(ran)很(hen)低(di),因(yin)此(ci)除(chu)了(le)采(cai)取(qu)進(jin)一(yi)步(bu)改(gai)善(shan)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)等(deng)措(cuo)施(shi)外(wai),還(hai)有(you)望(wang)通(tong)過(guo)加(jia)強(qiang)絕(jue)斷(duan)結(jie)構(gou)等(deng)熱(re)量(liang)管(guan)理(li)手(shou)段(duan)和(he)提(ti)高(gao)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)來(lai)提(ti)高(gao)輸(shu)出(chu)密(mi)度(du)。另(ling)外(wai),在(zai)實(shi)用(yong)化(hua)方(fang)麵(mian),目(mu)前(qian)還(hai)麵(mian)臨(lin)著(zhe)如(ru)何(he)降(jiang)低(di)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)、電解質膜以及分離器的成本的問題。 燃料在濃度為3%~6%shikeyishuchuzuidagonglv,danshizengjiaranliaodetongshishengfangranliaoderongqitijiyexiangyingzengda,dongzhizaichanpinzhongdapeileyizhongnengliyongfadianshichanshengdeshuixishiranliaodexitong(稀釋循環係統),可以把高濃度的燃料自然稀釋到3%~6%的濃度加以使用,而燃料槽的體積隻相當於以前的1/10。 迄今為止發表過試驗樣品的有NEC和東芝兩家公司。NEC在2002年曾推出一款隻有名片大小,厚約10mm的塊狀手機電池,使用10克的甲醇就已經可以待機300小時和連續通話2小時,其目標是3年以內達到待機3000小時、持續通話200小時。而東芝也在試驗一種掌上電腦用的電池,其驅動時間可達到普通鏗電池的5倍,而體積、容量仍在改良之中。 日本最大移動電話運營商NTT DoCoMo表(biao)示(shi)最(zui)快(kuai)將(jiang)在(zai)最(zui)近(jin)兩(liang)年(nian)內(nei)推(tui)出(chu)使(shi)用(yong)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)手(shou)機(ji),這(zhe)種(zhong)手(shou)機(ji)的(de)使(shi)用(yong)者(zhe)將(jiang)可(ke)攜(xie)帶(dai)一(yi)個(ge)類(lei)似(si)打(da)火(huo)機(ji)的(de)燃(ran)料(liao)補(bu)充(chong)容(rong)器(qi),為(wei)手(shou)機(ji)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)。由(you)於(yu)待(dai)機(ji)時(shi)間(jian)將(jiang)較(jiao)一(yi)般(ban)電(dian)池(chi)長(chang),預(yu)計(ji)將(jiang)對(dui)其(qi)3G移動電話服務帶來潛在利益。自從DoCoMo在今年推出電池壽命較長的新型手機以來,該公司的3G用戶數量的增長已逐漸加速。但是該款電池的待機時間仍然不及第二代手機。 日本的NEC公司已與幾家研究機構展開了密切的合作,研製出采用納米技術的甲醇燃料電池。相比東芝和NEC,索尼公司則把注意力更多的集中在燃料電池的材料開發上。索尼曾在 1990nianlvxiantuichukenglizichongdiandianchi,suihouyinfalejihusuoyouzhizaoshangdexiaofang,suonidangranxiwangdangniandechangmianyenengzaimuqianderanliaodianchijishuyanfajingsaizhongzhongyan。 suonizhengmiqieguanzhuzheranliaodianchidedianjiezhimocailiao,yudangqianzhongduodegaofenzicailiaoxiangbi,suonishiyongdetanfenzicailiaoduigongzuohuanjingdewenduyaoqiudadajiangdi,jishizai-20℃左右也能正常工作。雖然該材料目前正處於“製造樣品,確認能否作為電解質膜使用”的de階jie段duan,但dan索suo尼ni公gong司si已yi經jing計ji劃hua今jin後hou將jiang通tong過guo這zhe種zhong技ji術shu的de確que立li等deng手shou段duan來lai精jing確que測ce量liang薄bo膜mo導dao電dian率lv等deng指zhi標biao。有you技ji術shu人ren士shi表biao示shi,與yu高gao分fen子zi材cai料liao相xiang比bi,該gai材cai料liao極ji有you可ke能neng降jiang低di燃ran料liao電dian池chi的de製zhi造zao成cheng本ben,而er成cheng本ben也ye正zheng是shi燃ran料liao電dian池chi能neng否fou順shun利li商shang業ye化hua的de重zhong要yao因yin素su。 德國的Fraunhofer理li工gong學xue院yuan甚shen至zhi把ba利li用yong太tai陽yang能neng為wei燃ran料liao電dian池chi充chong電dian列lie人ren了le研yan究jiu計ji劃hua,雖sui然ran隻zhi是shi電dian動dong汽qi車che用yong的de燃ran料liao電dian池chi的de縮suo小xiao版ban,但dan其qi中zhong內nei置zhi了le超chao強qiang力li的de太tai陽yang能neng感gan應ying器qi,能neng在zai普pu通tong辦ban公gong場chang所suo的de光guang源yuan條tiao件jian下xia保bao持chi手shou機ji等deng設she備bei正zheng常chang工gong作zuo。據ju悉xi,西xi門men子zi和he卡ka西xi歐ou都dou對dui這zhe種zhong電dian池chi表biao示shi了le濃nong厚hou興xing趣qu,將jiang會hui為wei此ci製zhi造zao適shi用yong的de手shou機ji和he掌zhang上shang電dian腦nao。 我國有多家單位在開發微型直接甲醇燃料電池,其中,清華大學核能與新能源技術研究院、中山大學、中科院大連化物所、中科院長春應化所、江蘇雙登集團取得了可喜的成果。 wulunruhe,diyidaiweixingranliaodianchiyijingxiangdangjiejinshichang。dangran,yangjixuyaobuduandiwanshanyiquebaoyouduranliaobuhuixielouhetigaotamendexiaolv。danshichanyeguanchajiarenwei,zhexiezhangaixiangduibijiaoxiao。bijing,chuantongdedianchiyeyoutamenzijifazhandewenti。gaonengdecuodiandianchiyoukenengzhehuoshenzhibaozha。jihusuoyouzhuminggongsidecuolizidianchidouyouleisiwenti,2007年諾基亞在全球召回4200萬塊鬆下造型號為BL-5C的手機銼電池戴爾公司召回410萬塊索尼生產的筆記本電腦電池 聯想公司2007年3月1日則表示聯想公司自願召回由三洋公司生產的大約萬塊筆記本電腦用鏗離子電池。 1筆記本電腦電源 日本東芝公司在2003年就宣布,世界首塊用於筆記本電腦可以取代銼電池的DMFC開發成功。這種電池可以和電腦直接連接,尺寸275×75×40mm,重量900g,功率最大20W,最小12W,電壓11V,通過更換燃料塊獲得電力,燃料塊有兩種型號50cc(33×65×35mm),和100cc(50×65×35mm),50cc的燃料可以提供5小時的電力。以後將有可能取代現在需要煩瑣充電的銼電池,當時曾預測到2005年或更晚可實現產品化。但是至今仍未見到商品問世。 NEC新推出的原型機筆記本電腦帶內置燃料電池,它的輸出功率密度為40mW/cm ,平均輸出14W,最大輸出24W。內置燃料電池是基於燃料電池功率的提高和開發中的外設技術而開發的,開發中的外設技術可將燃料電池置於PC內。該燃料電池工作電壓12V,工作時間5小時 ,重900克。
圖2是2005年(nian)日(ri)本(ben)東(dong)京(jing)氫(qing)能(neng)與(yu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)展(zhan)覽(lan)會(hui)上(shang)展(zhan)出(chu)的(de)東(dong)芝(zhi)公(gong)司(si)開(kai)發(fa)的(de)筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)用(yong)直(zhi)接(jie)甲(jia)醇(chun)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi),電(dian)池(chi)貼(tie)在(zai)筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)的(de)背(bei)板(ban)上(shang),充(chong)分(fen)利(li)用(yong)了(le)筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)的(de)麵(mian)積(ji)。

圖2 東芝公司貼在電腦液晶屏背部的直接甲醇燃料電池
2掌上電腦電源
掌上電腦的功能愈來愈多,耗電量亦愈來愈大,人們自然想到使用燃料電池來供電。日本日立公司2003年12月宣布,公司正與Tokai公司合作生產用於掌上電腦的燃料電池電源,見圖3,圖中圓筒為盛甲醇的容器。

圖3 日立公司PDA的燃料電池
東芝開發了便攜式直接甲醇燃料電池,並在2001年1月30日舉行的技術展示會上演示了使用試製電池驅動PDA的情景,這是可嵌入便攜終端的燃料電池試製品在業界的首次公開展示。筆者在參加2005年日本第一屆氫能與燃料電池展覽會時,也看到同樣的公開示範(圖4)。

圖4 參觀者試用東芝公司開發的燃料電池驅動的掌上電腦
3手機電源 手機用燃料電池的研發正處於戰國時期,諸雄逐鹿,紛爭異常激烈。
日本東芝公司2003年10月3日宣布開發出一種可用於手機和小型信息終端的燃料電池,這種電池大小如手掌一般,輸出的電能卻是現在手機用銼電池的6倍。東芝提供的資料說 ,燃料電池長10cm,寬6cm,厚3cm,重130克,發電用的原料為高濃度甲醇,功率為1W,可發電20小xiao時shi。東dong芝zhi公gong司si研yan究jiu人ren員yuan在zai控kong製zhi燃ran料liao箱xiang上shang下xia功gong夫fu,用yong特te有you的de技ji術shu改gai良liang輸shu送song溶rong液ye和he空kong氣qi的de泵beng,使shi燃ran料liao電dian池chi實shi現xian了le小xiao型xing化hua。他ta們men計ji劃hua把ba燃ran料liao電dian池chi的de功gong率lv提ti高gao到dao2瓦,同時把體積做得更小一點,2005年作為手機、便攜信息終端(PDA)和數碼相機的電池推向市場。筆者曾在2005年日本東京氫能與燃料電池展覽會上看到了東芝公司展出的產品(圖5)。

圖5 東芝公司開發的直接甲醇燃料電池手機充電器
摩托羅拉公司2002年5月表示該公司研究人員已經成功開發出使用甲烷氣體的燃料電池,該產品尺寸為2×4×0.5英寸(寬高厚),比手機電池稍大,可提供手機長達一個月的電力使用。 四 微型燃料電池前景 微型燃料電池遲遲不能商業化,是因為它的難度很大。可以歸納如下幾點。 1體積微型化 suizheranliaodianchidezhubuxiaoxinghua,gongchengjishushangdenanduyedouranjiaju,yifangmianyaojiangdianchidechicunhechengbenjinliangjiangdaozuixiao,lingyifangmianhaixuyaozaichongfengongdianheshiyongbianlizhijianqudepingheng。 2燃料儲存 無論采用哪種燃料,要在微小的容積內儲存化學試劑都不是一件容易的事。如果還需要用泵,那就更加複雜化了。 3甲醇燃料及中間體有毒 dangcaiyongjiachunzuoweiranliaobukebimianyaomianduijiachundeduxing。lingwai,zaidianchigongzuoguochengzhong,youjiachunchanshengdeyixiliezhongjianyoujihuahewuyeyouduxing,ruhebaozhengxiaofeizhehehuanjingdeanquan,xuyaoyangedegongyi、細致的安排,成本自然會增加。 4成本問題 由於將甲醇分解成氫離子的化學反應需要鉑金及釘作為催化劑,不僅昂貴,反應速度緩慢,還存在著諸如燃料外泄、電(dian)池(chi)過(guo)熱(re),以(yi)及(ji)電(dian)解(jie)質(zhi)膜(mo)易(yi)被(bei)甲(jia)醇(chun)腐(fu)蝕(shi)等(deng)技(ji)術(shu)難(nan)題(ti)。所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti),都(dou)最(zui)後(hou)在(zai)經(jing)濟(ji)上(shang)反(fan)映(ying)出(chu)來(lai),就(jiu)是(shi)成(cheng)本(ben)問(wen)題(ti)。降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben),需(xu)要(yao)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)、規模化生產和先進的管理。
微型燃料電池麵臨著其他電池的競爭。微型燃料電池在發展的同時,鋰離子電池、nieqingdianchidexinjishuxinchanpinbuduantuichu,dianchikekaoxingyezaibuduantigao,suoyizaiduanqineiranliaodianchinanyiqudaiyuanyoudeercidianchi。weixingranliaodianchijinrenshichangdesudubingfeiruzhizaoshangkaishiyuliaodenayangleguan,xiangfanyouyujishuwenti,yangpinchichibunengzhuanhuaweishangpin,jinrushichangdeshijianyituozaituo,geiqiqianjingmengshangyinying。weixingranliaodianchideqianjinghaishizhuyaoqujueyuqibenshenjishufazhandechengdu,xiwangsuizhexincailiaodechuxian,xinjishudeyingyong,shiweixingranliaodianchizaishouming、容量、可靠性方麵都有質的提高,則微型燃料電池的前途是光明的。