鉅大LARGE | 點擊量：568次 | 2022年09月05日
可折疊可彎曲且不影響性能!新款聚合物電解質膜燃料動力鋰電池真"颯"
電子產品的小型化導致便攜式設備的全球市場不斷增長。相應地，有必要開發更小、更輕的電源來操作這些設備。特別是，人們對在電源本身中實現靈活性越來越感興趣，這對于可穿戴設備和卷起設備的潛在應用非常有用。
燃料電池與傳統電池相比具有許多優勢，例如具有更高的能量密度和更少的環境影響。到目前為止，使用傳統方法制造體積小、重量輕且能夠進行機械運動的聚合物電解質膜燃料電池(PEMFC)一直是一項挑戰。PEMFCs由端板、雙極板、墊片、膜電極組件（MEA）等組件組成，其中端板和雙極板占總重量的80%。這些板很重、很硬，不可避免地覆蓋了很大的體積，這增加了系統的重量。這意味著簡化和重塑這些組件將大大減輕重量，此外還為開發靈活的PEMFC鋪平了道路。
在SUNGYung-Eun教授的帶領下，韓國首爾基礎科學研究所(IBS)納米粒子研究中心的研究人員報告了一種輕便靈活的被動吸氣式PEMFC的開發。這些被稱為管狀PEMFC(t-PEMFC)的新型燃料電池不僅重量輕、外形小巧，而且設計靈活。
t-PEMFC的基本單元為圓錐形。新的錐形設計允許簡化部件并通過允許部件像紙杯一樣卷起來和堆疊來促進更容易的組裝。這大大減少了組裝所需的零件數量，例如夾具和螺栓，以及拆除傳統燃料電池中使用的笨重端板。由于管子內部本身可以用作通道，因此也不需要流場板。此外，雙極板由于由不銹鋼網構成，重量輕且緊湊。結果，除膜電極組件之外的部件的總重量減少到小于60％。
新型燃料電池的另一個關鍵特征是其基于折紙原理的靈活3D結構。錐形反桁架設計使PEMFC可以輕松折疊和彎曲。折疊可以將體積減少近50%，并且可以彎曲90度。確認折疊后性能幾乎沒有下降，即使電池彎曲90度，也能保持高達90%的初始性能。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
最后，還可以通過串聯多個t-PEMFC模塊來增加這些燃料電池的總功率輸出。可以通過簡單地將管狀部件一個接一個地插入來連接各個單元。兩個電池串聯的燃料電池體積為0.565cm3，重量輕，重量為0.22g，非常緊湊。當使用加濕H2作為燃料源時，兩節電池組能夠實現198mW的功率輸出性能和897.7W·kg-1比功率密度。極化曲線測量表明，即使在超過100次循環后，電池仍保持相同的性能。使用液態甲醇作為燃料也可以使電池穩定運行。
相信IBS團隊的全新創新設計將顯著推進燃料電池領域的發展。預計柔性t-PEMFC在需要機械運動的設備中可以有廣泛的應用，例如無人機、機器人、電線和需要移動性的小型管道。預計該技術還可應用于基于聚合物膜電極的電化學裝置，用于各種工藝，包括水電解和CO2轉化。
