该光电源电池是用无毒、无味、无危险的光能转换成电能并用环境保护型镍氢电池制成的,所以它是理想的新型安全电池。
(5)无记忆性、节省能源
当今世界,随着环境保护问题越来越受到人类社会的重视,使微型固体分子燃料电池露出曙光。以前,燃料电池的研究与开发一直处于摸索阶段,虽然在个别工厂里进行,但是进展显得非常缓慢。最先投入研究与开发的是欧美国家的一些风险企业,日本便携式电子设备制造厂家紧跟其后,并且紧追不舍,这些企业大力推进燃料电池的开发,大胆采用新材料,相继获得突破性进展。
(1)培根型氢氧燃料电池
该电池以氢气作燃料,氧气为氧化剂。采用双层多孔烧结镍作负极,用锂盐和镍盐处理过的双层多孔烧结镍作正极,以80%的高浓度氢氧化钾作电解质。在250℃温度下工作,电性能比较好,转换效率也较高。但其采用带运动部件的氢气循环排水系统,结构复杂,体积笨重,比功率较低。还存在腐蚀性问题,影响了培根型氢氧燃料电池的寿命。
(2)离子交换膜氢氧燃料电池
(3)石棉膜氢氧燃料电池
该电池又称毛细膜燃料电池。燃料与氧化剂分别为氢和氧,用铂等催化的烧结镍或多孔碳作负极,多孔银作正极。电解液为35%的氢氧化钾。可采用氢气循环动态排水系统,也可采用可靠的、适应空间环境的静态排水系统。单体电池性能介于离子交换膜氢氧燃料电池和培根型氢氧燃料电池之间,奉命较长。这3种燃料电池可用于载人飞船、灯塔、潜艇、无人气象站、电视差转台和一些军事通信设备等。
(4)氨空气燃料电池
(5)高温固体电解质燃料电池
这类电池是以氢气作燃料、氧气作氧化剂的高温燃料电池。采用多孔铂作为电极,将铂涂在电解质管的内外壁上,一般是内壁作负极,外壁作正极。电解质有氧化锆、氧化钙、三氧化二钇的混合物,工作温度高。特点是电流密度大,比功率高,为常温燃料电池的3倍。但是其电解质较脆,组合成比较大的电池组有一定的困难,需要使用贵金属作催化剂,存在高温腐蚀等问题。
(6)高温熔融碳酸盐燃料电池
该电池属于高温燃料电池的一种。它以烃类化合物如天然气、甲醇或汽油等裂解生成的氢和一氧化碳为燃料,空气作为氧化剂。负电极通常采用烧结镍,正电极除了用氧化镍或氧化铜外,也有用银电极的。电解质为熔融碳酸钠和碳酸钾的混合物。特点是能消除二氧化碳的排除问题,可以采用非贵金属催化剂和廉价有机化合物作燃料。但是,存在固体碳沉积物毒化电极,高温引起的材料腐蚀、燃料的化学裂解以及电解质的使用寿命等问题。
(7)有机化合物空气(氧)燃料电池
这一类电池是用有机化合物如甲醇、肼、烃和天然气等作燃料,以空气或氧作氧化剂的燃料电池。有机化合物分为直接使用的和裂解后使用的两类。直接使用燃料的电池采用烧结金属镍电极、多孔碳电极或者塑料粘结电极,负极一般用硼化镍、镍或铂、钯催化,正极用铂、钯或银、碳催化。选用氢氧化钾、磷酸或硫酸作电解质。主要有肼空气(氧)和甲醇空气(氧)燃料电池。特点是燃料一般为液体,浓差极小,材料易于储存与运输。甲醇电池的性能相对较差,适宜于作小功率的电源。主要应用于通信机、中继站、电视转播站、浮标、灯塔和无人值守气象站等。使用燃料裂解后的电池,其特点是采用廉价的有机燃料,但需要裂解装置,体积较大。
这种电池采用碳纳米管结构。该碳纳米管被命名为纳米角(nanohorn),其材料性质比现在使用的活性碳优越。如果许多纳米管群聚在一起,形成直径大约为100nm的聚合体。因为这些聚合体的形状不规则,呈现出角状,所以被命名为“纳米角”。在燃料电池中使用此类聚合体作为电极,不仅能够扩大表面面积,而且气体和液体都能很容易地渗透,因此能提高电极的效率。
在碳纳米角结构上形成的铂催化剂颗粒尺寸,与采用常规的活性碳作电极支撑所形成的铂催化剂颗粒相比,大约可以缩小一半。催化剂颗粒尺寸的大小,是影响燃料电池性能的一个重要因素。在用激光融化形成碳纳米角过程中,同时蒸发铂催化剂,铂颗粒就依附在碳纳米角的表面。这种方法不再采用复杂的传统湿法工艺。日本NEC公司开发的这项技术,不仅是燃料电池技术的进步,而且是纳米自组装技术的首次实际应用。微型聚合物电解质燃料电池如果采用碳纳米管结构,提供的电池容量与锂电池相比,可以高出10倍以上。广泛采用这种结构,为全球开发先进移动电子装置进一步创造了条件。
小型燃料电池将于2005年在便携式信息设备中应用,在汽车和住宅供电系统中,燃料电池也将相继实用化。预计2005年以后,燃料电池技术将进一步成熟,2010年是燃料电池广泛普及应用的一年。分散供电是人类的理想,燃料电池的出现为实现这一理想提供了条件。届时,人们将真正开始跨入分散供电的新时代。燃料电池的应用具有广阔的发展前景。