以氫氣做為燃料的「燃料電池」其實(shí)在技術(shù)上并不復(fù)雜,不僅在1838 年就已經(jīng)被發(fā)明出來(lái),美國(guó)航太總署NASA 也早已將其用于衛(wèi)星、太空船上。但為什么在一般生活當(dāng)中,還是很少能看到燃料電池的應(yīng)用呢?主要還是來(lái)自于氫氣在儲(chǔ)存及運(yùn)輸上的困難。
目前最常見(jiàn)的氫氣供應(yīng)源大多還是傳統(tǒng)的鋼瓶,但高壓的氫氣不僅占空間,而且氫氣本身極易燃且會(huì)爆炸,如果在運(yùn)輸過(guò)程中出了什么意外的話,也是非常危險(xiǎn)的!那有沒(méi)有辦法讓氫以化合物的方式存在,增加安定性的同時(shí)也減少占用的空間呢?中科院經(jīng)過(guò)六年的努力,終于研發(fā)出了以「硼氫化鈉」為原料、觸媒做轉(zhuǎn)換的氫氣生產(chǎn)方式。
硼氫化鈉分子式為NaBH?,平常是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的白色固體,即使不小心撒了出來(lái),也只要掃起來(lái)就好了。此外,硼氫化納因?yàn)槭枪腆w的關(guān)系,在同體積下的儲(chǔ)氫量,幾乎是高壓氫氣瓶的兩倍呢!硼氫化鈉和水經(jīng)由觸媒的作用后,會(huì)產(chǎn)生偏硼酸納(NaBO?)和氫氣,而這些氫氣就可以直接用在發(fā)電上了。不過(guò)雖然這個(gè)反應(yīng)式已經(jīng)為人所知很久,最重要的關(guān)鍵還是在「觸媒」的部份──硼氫化納溶于水中時(shí)本身就會(huì)持續(xù)產(chǎn)生少許的氫氣,但反應(yīng)速率太慢、并不實(shí)用,所以要靠觸媒來(lái)增加轉(zhuǎn)換效率。
最有效的觸媒是用鉑、釕、銠等貴金屬材質(zhì)制成,但它們的生產(chǎn)成本太高,無(wú)法普級(jí)化使用。中科院所研究出來(lái)的「鐵鈷鎳三元復(fù)合觸媒」替代品本身雖然便宜,但效率依然不彰,因此又再利用了奈米技術(shù),加大鐵鈷鎳三元復(fù)合觸媒的活性面積達(dá)90%,達(dá)到足堪使用的氫氣產(chǎn)生效率。
完整的電池系統(tǒng)會(huì)有控制模組,能限制硼氫化鈉水溶液通過(guò)觸媒床的速度,如此一來(lái)就可以控制氫氣的產(chǎn)生量,一方面是讓氫氣「即產(chǎn)即用」,避免儲(chǔ)存氫氣的危險(xiǎn),二方面也可以調(diào)整全系統(tǒng)的輸出功率,達(dá)到最適合當(dāng)前需求的量。
以硼氫化納為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出來(lái)的化學(xué)氫燃料電池大約有3kW 的發(fā)電量,而且沒(méi)有傳統(tǒng)化石燃料因發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的空氣污染問(wèn)題,適合不能斷電的電腦系統(tǒng)或一般家庭使用。初步的測(cè)試是與中華電信合作,在機(jī)房中安裝此套系統(tǒng),用一到兩年的時(shí)間,模擬各種停電狀況下燃料電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性。未來(lái)或許每個(gè)人都可以在家中安裝此套系統(tǒng),若臺(tái)風(fēng)天突然斷電時(shí),只要倒一包「硼氫化鈉」粉末到緊急發(fā)電機(jī)里,每個(gè)人家里就都還能保有一定的電能供應(yīng)啰!
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