燃料电池的实用性和可承受性并不是特别出名，但这一点可能已经改变了。有一种新型电池，在与汽车发动机相当的温度下使用廉价燃料，大大降低了材料成本。
尽管这种电池还在实验室中，但它有很大的潜力，有朝一日可以为家庭甚至汽车提供电力，领导这项研究的佐治亚理工学院的研究人员说。在一个发表在杂志上的新研究自然能源研究人员详细说明了它们如何在新发明的燃料催化剂的帮助下重新称解整个燃料电池。
催化剂通过廉价易用的甲烷自身用廉价而脱颖而出，催化剂用高价氢燃料分配。在整个细胞中的改进冷却了甲烷燃料电池常规的沸腾工作温度，这是一种引人注目的工程成就。
甲烷燃料电池通常需要750到1000摄氏度的温度才能运行。这种新型发动机只需要大约500摄氏度，甚至比600摄氏度左右的汽车内燃发动机还要低一个等级。
较低的温度可以触发操作燃料电池所需的辅助技术中的级联节约，可能将新细胞推向商业可行性。研究人员对工程师能够以合理的努力设计围绕这种燃料电池的电力单元，以前的甲烷燃料电池设计。
“我们世界的感觉”
“我们的细胞可以制作直接，坚固的整个系统，该系统使用廉价的不锈钢来制作互联网，”梅林刘说，谁领导了这项研究，是一个佐治亚理工学院材料科学与工程学院董事教授。内部连接器是帮助将许多燃料电池组合成一个堆栈或功能单元的部件。
“高于750摄氏度，没有金属会承受不氧化的温度，所以你可以获得很多麻烦，它们会非常昂贵，脆弱，污染细胞，”刘说。
“将温度降至500摄氏度在我们的世界是一个轰动。很少有人尝试过，”刘实验室的研究生研究助理、该研究的第一批作者之一本·德克利尔(Ben deGlee)说。“当你达到这么低的时候，工程师设计堆栈和连接技术的工作就会容易得多。”
这种新电池还不需要一种主要的辅助装置，即蒸汽重整器。蒸汽重整器通常是将甲烷和水转化为氢燃料所必需的。
刘·德尔德，联合第一作者余辰，刘辰，刘博士的实验室，并联合第一作者堪萨斯大学余堂2018年10月29日公布了他们的研究结果．他们的工作得到了美国能源部基础能源科学办公室和高级研究计划局(ARPA-E)的资助。它还得到了国家科学基金会化学部门的资助。
分布式发电的
该研究基于一种具有高商业可行性的燃料电池——固体氧化物燃料电池(SOFC)。sofc因其可使用燃料的多功能性而闻名。
如果它投入市场，尽管这种新型电池可能暂时不能为汽车提供动力，但作为一个更分散、更清洁、更便宜的电网的一部分，它可能很快就会在地下室着陆。燃料电池堆栈本身大约有鞋盒大小，加上辅助技术使其运行。
“希望你能像安装无水箱热水器一样安装这个设备。你的房子会消耗掉天然气，”刘说。“这将为社会和工业节省建造新发电厂和大规模电网扩建的巨大成本。”
刘说:“这将使家庭和企业更加独立。”“这种系统将被称为分布式生成，我们的赞助商希望开发这种系统。”
自制氢
氢是燃料电池的最佳燃料，但其成本过高。研究人员发现了如何在燃料电池中通过新的催化剂将甲烷转化为氢气。这种催化剂由铈、镍和钌制成，化学式为Ce0.9Ni0.05Ru0.05O2，缩写为CNR。
当甲烷和水分子与催化剂和加热接触时，镍化学地切割甲烷分子。钌与水相同。所得到的份数作为非常理想的氢气（H 2）和一氧化碳（CO）一起回到一起，研究人员令人惊讶地放置良好使用。
“CO在大多数燃料电池中引起性能问题，但在这里，我们将其用作燃料，”陈说。
发电
H2和Co继续达到构成阳极的进一步催化剂层，燃料电池的一部分延长了电子，使得一氧化碳和氢带正电荷离子。电子通过产生电力流向阴极的电线行进。
在那里，氧气非常炽热，吸收电子，关闭电路并变成O2-离子。电离氢和氧气相遇并退出系统作为水冷凝;一氧化碳和氧离子相遇以成为纯二氧化碳，可以捕获。
就产生的能量而言，燃料电池技术产生的二氧化碳要比内燃机少得多。
在一些燃料电池中，初始反应中的水必须从外部引入。在这个新的燃料电池中，它在最后的反应阶段得到补充，这就形成了水，水循环回来与甲烷反应。
催化剂聚合
新催化剂，CNR由堪萨斯大学的研究合作者制造的是细胞阳极侧的外层，作为衰减的保护剂，延伸细胞的寿命。CNR在内层中具有强队列催化剂，在电池的另一侧，阴极。
在阴极端，氧气的反应和在系统中的移动通常是出了名的缓慢，但刘的实验室最近通过使用纳米纤维阴极来加快速度，以提高电能输出，这是刘的实验室在之前的研究中开发的。(见先前的研究:一种特制的双钙钛矿纳米纤维催化剂可以实现超快的氧气析出．)
“这些各种催化剂的结构，以及纳米纤维阴极，所有催化剂都允许我们降低操作温度，”陈说。
提交：快速原型设计
