用“水”發電 東芝燃料電池剖析

“水”生電的秘密 目前航嘉、beitongdengchangjiashengchanchulesuishenchongdianqi
，danzheleichongdianqishijishangjiushiyigezhongzhuandianchi，rengranxuyaoshixianchongdian，ranhouzaishoujimeiyoudianshi，zaijiangzijidedianzhuansonggeishoujidedianchi。congdaduoshuyonghudeshiyongxiguanlaishuo，kenenghuiwangjigeichongdianqichongdian，daoburuzhijiehuankuaidianchilaidegancui。

相對而言
，東芝這款名為Dynario的燃料電池就要便捷得多
，采用直接甲醇燃料電池技術（DMFC），將可隨身攜帶的瓶裝甲醇倒入其中
，當它與水、空氣發生化學反應，就能直接產生電能，這樣就能通過USB接口隨時隨地地給手機的電池充電了。而且這個電池的外形並不大，尺寸為150mm×21mm×74.5mm
，和手機一般大小，重量約為280g，隨身攜帶也比較方便。

Dynario通過USB接口為設備充電

東芝燃料電池的研發時間比較早了，但這類產品在目前市場並不多見
，究其原因還是因為價格較高（折合人民幣約2224元）。不過它卻代表著一種新型電池技術的興起，相信在未來會應用在汽車
、通訊、軍事、測繪等領域。

燃料控製模塊 Dynario看kan上shang去qu是shi一yi個ge小xiao盒he子zi的de模mo樣yang，機ji身shen外wai殼ke使shi用yong了le堅jian固gu的de鋁lv合he金jin材cai料liao，不bu但dan能neng防fang止zhi磕ke碰peng摔shuai落luo，還hai能neng防fang止zhi內nei部bu液ye體ti溢yi出chu。打da開kai後hou，可ke以yi看kan到dao裏li麵mian卻que是shi比bi較jiao複fu雜za
，元yuan器qi件jian眾zhong多duo，主zhu要yao分fen為wei燃ran料liao控kong製zhi模mo塊kuai、發電模塊和外圍電路模塊等三個部分。在外殼的內側也有一層加固板以使得電池更加結實。

鋁合金外殼和內側的加固版

在Dynario內部最大的元件要數位於右側的燃料盒了，甲醇就是從外部的燃料瓶注入其中，大約可以裝下14ml甲醇。在一次注入後
，如果為功耗為1W的LED燈供電，可持續11小時，發電11Wh。

右側是存儲甲醇的燃料盒

值得一提的是，為了安全起見，雖是塑料製成的燃料瓶
，卻采用了雙重結構
，符合IEC（國際電工委員會）的安全性標準
，即使經受100kg的衝擊力也不會損壞。另外
，在特殊形狀的瓶嘴和內部設計的作用下，如果插入燃料注入口的方式不正確，燃料就不會流出來。

用特殊的燃料瓶注入甲醇

燃料盒的作用隻是存儲甲醇，而真正控製燃料流出的是它旁邊的發電控製電路板以及燃料泵、燃料閥。由於燃料泵和燃料閥是機械運行
，因此在發電控製電路板上有它們的控製IC

、8bit MCU、溫度傳感器
、功率電感等元件。

發電控製電路板

燃料泵、燃料閥（右）

可以說，Dynario不(bu)應(ying)該(gai)叫(jiao)電(dian)池(chi)
，稱(cheng)它(ta)為(wei)發(fa)電(dian)機(ji)更(geng)適(shi)合(he)一(yi)些(xie)，畢(bi)竟(jing)其(qi)中(zhong)包(bao)含(han)了(le)燃(ran)料(liao)泵(beng)的(de)機(ji)械(xie)運(yun)動(dong)。另(ling)外(wai)，燃(ran)料(liao)閥(fa)與(yu)燃(ran)料(liao)泵(beng)以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)部(bu)件(jian)相(xiang)比(bi)
，顯(xian)得(de)比(bi)較(jiao)厚(hou)，應(ying)該(gai)是(shi)東(dong)芝(zhi)還(hai)未(wei)來(lai)得(de)及(ji)開(kai)發(fa)出(chu)薄(bo)型(xing)產(chan)品(pin)，這(zhe)對(dui)於(yu)Dynario的整體厚度影響較大。

發電模塊 Dynario的關鍵部分就是中間的兩個發電模塊，分別反向覆蓋在發電控製電路板的上下兩側。每個發電模塊由4片81mm×9mm的MEA（膜電極複合體）和(he)兩(liang)片(pian)集(ji)電(dian)體(ti)組(zu)成(cheng)，安(an)放(fang)在(zai)格(ge)子(zi)狀(zhuang)的(de)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)板(ban)和(he)塑(su)料(liao)燃(ran)料(liao)供(gong)給(gei)板(ban)之(zhi)間(jian)。因(yin)為(wei)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)板(ban)與(yu)燃(ran)料(liao)供(gong)給(gei)板(ban)是(shi)用(yong)鉚(mao)釘(ding)固(gu)定(ding)的(de)，所(suo)以(yi)必(bi)須(xu)強(qiang)行(xing)打(da)開(kai)才(cai)能(neng)看(kan)到(dao)其(qi)中(zhong)的(de)MEA。

發電模塊安放不鏽鋼板下

當燃料閥開起後
，甲醇從燃料盒流入燃料供給板
，在燃料泵的壓力作用下漫布至所有MEA。然後MEA進行化學反應生成電子，從而產生電流。而化學反應需要的空氣就從格子狀不鏽鋼板一側的進氣口進入。

發電模塊由4片MEA和兩片集電體組成

MEA的表麵積大小決定了Dynario發電的電壓和功率

，因此使用的MEA數(shu)量(liang)是(shi)越(yue)多(duo)越(yue)好(hao)。但(dan)是(shi)作(zuo)為(wei)便(bian)攜(xie)設(she)備(bei)而(er)言(yan)，充(chong)電(dian)設(she)備(bei)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)和(he)薄(bo)型(xing)化(hua)也(ye)同(tong)樣(yang)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)，同(tong)時(shi)由(you)此(ci)而(er)來(lai)的(de)發(fa)熱(re)問(wen)題(ti)也(ye)桎(zhi)梏(gu)著(zhe)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)，因(yin)此(ci)在(zai)Dynario內部需要很費心思的設計。

外圍輸入電路 位於Dynario下xia部bu還hai有you兩liang塊kuai細xi長chang的de電dian路lu板ban，分fen別bie負fu責ze電dian源yuan開kai關guan和he輸shu入ru輸shu出chu接jie口kou部bu分fen，它ta們men借jie助zhu連lian接jie器qi互hu相xiang連lian接jie。其qi中zhong電dian源yuan開kai關guan電dian路lu板ban上shang有you接jie受shou發fa電dian模mo塊kuai供gong電dian的de接jie口kou。板ban載zai東dong芝zhi內nei置zhi閃shan存cun型xing8bit MCU，進行智能開關控製。還有一顆三洋LE25FW203A 2Mbit閃存，用於記錄充電時間和溫度變化。

電源開關電路板的正反麵

而輸入輸出接口電路板上除了有為外部設備充電的USB接口之外，還有向發電模塊供電的作用。這是因為在Dynario啟動的時候
，需要首先向發電模塊供電，所以還配備了一顆三洋的660mAh鋰離子充電電池，連接在輸入輸出接口電路板上。它在從啟動到電力平穩之間時段，為發電模塊電路提供驅動電力。

輸入輸出接口電路板

在Dynario仍(reng)然(ran)有(you)鋰(li)電(dian)池(chi)存(cun)在(zai)
，它(ta)的(de)作(zuo)用(yong)就(jiu)和(he)汽(qi)車(che)的(de)電(dian)瓶(ping)一(yi)樣(yang)

，在(zai)開(kai)車(che)前(qian)為(wei)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)點(dian)火(huo)電(dian)路(lu)供(gong)電(dian)，而(er)在(zai)汽(qi)車(che)行(xing)駛(shi)時(shi)又(you)通(tong)過(guo)發(fa)動(dong)機(ji)運(yun)轉(zhuan)來(lai)充(chong)電(dian)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)Dynario一直處於不斷電的狀態下。

編輯觀點：新型電池技術改變生活 為了響應移動產品快速擴大的需求，迫切需要打破傳統電池範疇，來獲得一種新的電力供給方式
，而Dynario就為我們帶來了一種新的產品模式。如何製造能量更大

、充電方式更方便、成本更低廉
、使用更安全的電池一直都是關鍵的技術難題，要解決這些難題還需要不斷研究和試驗。目前很多機構、公司都在研究新的燃料電池技術，相信這些技術將使新型電池得以廣泛地使用。在手機、平板電腦以及汽車等載體的主導下，這一發展趨勢將不斷加快。