毫無疑問的是,移動電子設備已經徹底地改變了我們的日常生活。配備了藍牙和WiFi的智能手機和筆記本,亦能提供夢想中十年或二十年前的移動計算能力——只是受制于電池技術的發展,它們

毫無疑問的是,移動電子設備已經徹底地改變了我們的日常生活。配備了藍牙和WiFi的智能手機和筆記本,亦能提供夢想中十年或二十年前的移動計算能力——只是受制于電池技術的發展,它們的續航時間終究有限。盡管燃料電池技術已經提出了十年有余,但是用于便攜式電源的解決方案的話,它的商業化卻顯得有些不切實際。不過,一家附屬于麻省理工學院的公司——LilliputianSystems,Inc.——已經成功打造出了一款產品。

在陰極,氧分子的兩個原子分裂開來,并且形成了帶負電荷的負氧離子。這些電子在陽極處被釋放,然后與氫離子反應形成了水分子。電解質在此起著關鍵的作用,因為這使得陽離子能夠更快速、更容易地穿梭與陰極和陽極之間。

燃料電池通常能提供小于1伏特的電力。在簡單的過氧化氫(H2O2)燃料電池中,1個陽離子+1個氫分子+2個電子發生反應,最終形成了一份水。理論上這個過程能提供約1.23電子伏特的電壓;但在實踐中,它的電壓只有0.7到0.8伏特。

Nectar選擇用丁烷,是因為其強大的安全記錄和能量密度(燃燒時,約7400Wh/升+65升的空氣)。在低于400攝氏度(750華氏度)的環境下,丁烷不會自燃。在以丁烷作為固體氧化物燃料電池的原料的時候,其工作溫度至少為500攝氏度(900華氏度),甚至可高至1000攝氏度(1800華氏度)。

在這樣的情況下,一個小型的低功率燃料電池,也必須仔細設計散熱及創新保溫方法。不受控的(以熱輻射散失的)能量會超過200瓦,這對于輸出功率只有2到3瓦的燃料電池來說,顯然是個大問題。

因此Nectar燃料電池采用了上圖所示的橫截面設計。新鮮空氣被泵入2號口,成為燃料電池的氧來源。空氣和丁烷的混合物被送入1號口,然后進入一個微型的燃料整治室進行部分氧化,轉化成氫氣和一氧化碳的混合物。而在區域3,燃料和氧化劑的反應跨越了YSZcell薄膜,帶來了電力輸出、水和二氧化碳。最后,其實廢氣仍混有一些燃料,所以在其被排放至大氣之前,還需要送到區域4進行催化轉化。

所有這一切都發生在約21毫米(0.8英寸)的硅模(silicondie)上,那里堆積了許多硅電路小片,以實現燃料電池最終所需的工作電壓和功率密度。要解決這一問題,也需要考慮極端有效的熱絕緣方案。

要保持幾瓦的電力輸出,無需保持可笑的600到800攝氏度的工作溫度。該結構的完整測試表明,其熱能損失是可以容忍的。600攝氏度下約3瓦,800攝氏度下約7瓦。

9立方英寸(147cc)和7盎司(198克)Nectar裝置,仍需要數年的時間、以及超過1億美元的資金來發展。該系統將能產生和提供約2.5瓦的充電速率(內建DC-DC電壓轉換器),"一節"丁烷可以提供55Wh的總電量,足以充滿10個常規的手機或1臺筆記本了。

最后剩下的就是何時上市和產品售價的問題了。Nectar的初始價格將為300美元,單個55Wh的丁烷"燃料罐"則可能需要耗資10美元?根據該公司的前期市場調研,大量買家看好100美元的價格點,只有5%的買家會考慮300美元的售價。該產品是否能夠物有所值,只有時間才能告訴我們了。

[責任編輯:趙卓然]

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