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巴斯夫Celtec膜燃料電池助力滑翔機動力
來源:網絡來源 日期:2009-7-14 作者: 點擊:
    當“AntaresDLR-H2型滑翔機起飛時,所有認為自己會聽到發動機尖嘯聲的人都會感到意外:這架飛機幾乎無聲的離開了跑道。同時,也聞不到任何燃料的氣味。Antares滑翔機是第一種有人駕駛的氫燃料動力飛機,其燃料電池系統位于后翼夾層中,包括發電系統和電動機。飛機的引擎為巴斯夫燃料電池公司(BFC)開發的膜電極燃料電池組件,縮寫為MEA。在MEA中,氧和氫反應釋放的化學能直接轉變為電能和熱。

AntaresDLR-H2由德國航空中心(DLR)設計制造,由Lange航空公司負責測試其燃料電池系能是否具備用于航空動力的潛力。BFC的CarstenHenschel博士強調說:“巴斯夫正在參加這項創新動力技術的中試項目中,這一技術將不僅僅用于飛機。在能源短缺的情況下,燃料電池將發揮其作用,例如,氫的來源豐富,可以利用風能或天然氣柴油,因此可以保證供應的穩定。此外,相對于傳統動力技術,其能量轉換效率更高,并且產品是無害的水蒸氣。”

目前研究者面臨的挑戰是如何盡量降低燃料電池的尺寸和重量,以保證其能夠應用于更多場合。達到這一目標的關鍵是盡可能的減少組件的數量。傳統的低溫燃料電池系統最高操作溫度為80攝氏度,并且需要大量的輔助這杯和復雜的控制系統才能用于飛機動力,以適應地面和高空的條件。巴斯夫開發的MEA技術為航空器系統開發者提供了新的條件:這種燃料電池系統是世界上第一個商業化的膜電極燃料電池,其操作溫度可達180攝氏度。這種膜的商標為Celtec®。這種燃料電池可以氣冷,而不必通過水冷。這就可以除去傳統的空氣增濕器、水泵、水罐、閥門和清潔系統。

Celtec®膜的出色性能初看并不明顯:這種手掌大小超薄的長方形膜看起來和傳統的塑料薄膜并無區別。然而,巴斯夫的科學家們成功的開發了這種聚苯并咪唑聚合物膜。這種塑料材料,具有優異的耐熱性能,也可以用于消防員防護服。較高的操作溫度可以阻止液態氫中的不純物在鉑電極(陽極)上沉積。在MEA中,鉑是電化學反應的催化劑。不純物會造成其催化活性的降低。由于高溫燃料電池比低溫燃料電池具有更高不純物承受能力,液態氫的純化就變得更容易,也就方便了燃料電池系統的應用,降低了成本。BFC專家Henschel解釋說:“由于Celtec®,燃料電池系統可以減少3種組建,成本因而降低了40%。高溫膜的發展最終拓寬了燃料電池使用領域。”

為了使燃料電池輸出更多的電力,為Antares滑翔機提供動力,多個燃料電池組成了電池組。這是因為單個燃料電池只能輸出600-700毫伏電壓。對于Antares,丹麥公司Serenergy開發了一種特殊的輕型氣冷電池組系統,可以將成百個Celtec®MEA燃料電池組合在一起,并附有導電石墨板。石墨板和每個燃料電池連接,傳導電流,并通過專門管道輸送氫和氧。在這些技術的幫助下,燃料電池可以把Antares送上藍天。

斯圖加特DLR的JosefKallo博士說:“在Antares測試飛行后,我們將把燃料電池安裝在空客A320上,用于測試并優化未來其在寬體科技上用于高效供電的性能。在寬體客機上,燃料電池可以安裝在機體的周圍:不但可以像飛機供電,所產生的熱和水還能夠用于機翼的防凍以及清洗用水。DLR對于Antares的試飛將在2010年結束,然后燃料電池將在空客A320上進行測試。

前景

巴斯夫公司的Celtec®產品的需求十分穩固:除了用于法蘭克福的燃料電池生產外,今年夏天在美國新澤西Somerset將有新的工廠投產。巴斯夫已經建立了堅實的用戶基礎,這一研究則有歐洲議會和德國聯邦政府發起。約150家公司和研究機構參與到Celtec®的開發和應用中。由于燃料電池正從實驗室向工業化轉變,Celtec®的用量將更大。

高溫燃料電池將很快應用于露營設備中,向私人家庭提供電力和熱量供應。在不遠的將來,還將用于汽車供電。這一技術未來還將用于移動電話、無線電設備和筆記本電腦,使其待機時間延長5倍以上。

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