燃料电池研究中有希望的发现

总部位于加拿大温哥华不列颠哥伦比亚省温哥华市的巴拉德动力系统公司（Ballard Power Systems）争相盈利。围绕燃料电池的热情一直是上一代的过山车，希望将例如巴拉德斯的股票推高至120美元以上，而今天则约为1美元。

但是巴拉德仍然在努力，平均产品成本下降了60％，预计2012财年的收入将超过1亿美元，是2009年业绩的两倍多，并且该公司预计它将在2012年下半年获得正现金流量。

巴拉德可能会达成盈亏平衡点，并达成另一笔交易，以扣除利息，税项，折旧和摊销前的“调整后”收益，这是衡量某些业绩的财务指标。调整后的收益表明，真正的盈利能力是可以实现的。

巴拉德并不孤单，FuelCell Energy和ClearEdge等公司都在证明自己也正在朝着这个目标迈进。最后，燃料电池可以在成本上具有竞争力，并且可以做得更好。

电信公司看到了燃料电池提供清洁后备电源的好处，越来越多的市政当局正在向其车队增加以燃料电池供电的公共汽车，更多的仓库放弃了铅酸蓄电池，而转向燃料电池叉车，而分布式发电机看起来以更有效的方式使用天然气或沼气发电，或使用剩余或非高峰期的可再生能源来制造和存储为燃料电池提供动力的氢气。

燃料电池还没有准备好用于车辆。

正如巴拉德（Ballard）在削减成本方面所展示的那样，燃料电池已经取得了长足进步，但是氢臭虫依然存在-从常规来源获得燃料，氢本身就是一个完整的系统。

太平洋西北国家实验室正在研究使用离子液体的更便宜，更好的燃料电池。一种令人关注的离子催化剂可导致更快或更节能的生产，但不能两者兼而有之。

PNNLs氢气生产催化剂。与酸性离子液体结合，该催化剂可快速有效地制得氢气。

现在，PNNL研究人员发现了一种条件，该条件可以更快地产生氢气而不会降低效率。它需要整个系统（制氢催化剂和在其中工作的液体环境）来克服速度效率的折衷。

PNNL分子电催化中心的化学家John Roberts说：“我们的工作表明，液体介质可以改善催化剂的性能。这是将实验室结果转化为可用技术的重要一步。”

结果还提供了分子细节，说明了催化材料如何将电能转化为氢原子之间的化学键。这些信息将帮助研究人员构建更好的催化剂，这些催化剂既快速又高效，并且使用常见的金属镍而不是昂贵的铂制成。

PNNL化学家小组以一种叫做氢化酶的蛋白质为模型，模拟了这种可溶解的催化剂。这种蛋白质有助于将两个氢原子与电子结合在一起，在此过程中以其化学键存储能量。他们在蛋白质的重要​​部分之后对催化中心进行了建模，并在其周围建立了化学支架。

以前，该催化剂要么高效但缓慢，每秒可产生约一千个氢分子。或效率低下但速度很快–每秒可记录100,000个分子。（效率取决于催化剂所需的电量。）先前的工作没有解决催化剂中速度和效率之间令人讨厌的关系-似乎它们可以有一个，但不能有另一个。

为了克服这种情况，罗伯茨和他的同事们将慢速催化剂放在一种称为酸性离子液体的介质中（离子液体是液态盐，包含带负电荷或正电荷的分子或原子混合在一起），然后将催化剂，离子液体，和一滴水。催化剂在离子液体和电流的帮助下产生了氢分子，将一些从电流中引入的电子塞入了氢的化学键中。

随着他们继续添加更多的水，他们希望催化剂会先加速然后减速，就像之前溶剂中的慢催化剂一样。但这不是他们所看到的。罗伯茨说：“当您开始加水时，催化剂像火箭一样照亮。”在峰值时，催化剂每秒最多可产生53,000个氢分子，而催化剂的效率与产生氢气的速度一样慢。

研究结果于6月8日在线发表在《美国国家科学院院刊》上，提供了为制造用于燃料电池的能源生产更好的材料的见解。

从深度上讲，该团队还想了解催化剂在液态盐环境中的工作方式。产氢的速度表明催化剂使电子快速移动。但是，还必须使质子快速移动，因为质子是电子跟随其周围带正电的氢离子。就像在组装线上一样，质子穿过催化剂或蛋白质（如氢化酶）移动，吸收电子，在成对的分子之间形成氢键，然后从催化剂上掉下来。

额外的测试表明了这种催化剂-离子液体装置是如何工作的。罗伯茨（Roberts）怀疑水和离子液体共同模仿了通过质子交换的天然氢化酶蛋白质的一部分。在这些蛋白质中，保持催化中心的化学支架也有助于快速质子运动。离子液体-水混合物可能在做同样的事情。

接下来，该团队将探索他们收集的有关为何催化剂在这种混合物中如此快速地起作用的数据。他们还需要将其附着在表面上以供实际使用。

催化剂产生氢气。为了创建一种将电能转换为化学键并再次转换的燃料技术，PNNL团队计划研究可帮助催化剂将氢分子分解的离子液体。这将使化学循环到化学循环完成。

通过。布莱恩·韦斯滕豪斯

资源：燃料电池传奇变亮