日本東芝移動(dòng)產(chǎn)品用燃料電池“Dyna rio”

東芝是世界便攜式電子設(shè)備用燃料電池技術(shù)開發(fā)中的佼佼者。2009年10月底，東芝宣布上市第一款直接甲醇燃料電池（DMFC）產(chǎn)品：Dynario。Dynario是一種外接電源，它能給移動(dòng)數(shù)碼消費(fèi)產(chǎn)品充電，配置有專用即插即用型燃料瓶。只要通過專用燃料瓶向電池中注入甲醇溶液，Dynario就能發(fā)電，并通過U S B接口向移動(dòng)電話或數(shù)碼播放器供電。專用的5 0mL甲醇燃料瓶可充電3次，每次可給兩部典型的移動(dòng)電話充電，甲醇注入時(shí)間大約需要2 0s。使用功耗1W的LED燈確認(rèn)的結(jié)果顯示，發(fā)電可持續(xù)： 小時(shí)左右，一次注入可發(fā)電估計(jì)為11 Wh左右。Dynario采用了東芝最先進(jìn)的燃料電池技術(shù)，它只需少量高純度甲醇溶液就能工作，降低了燃料瓶和整個(gè)產(chǎn)品的尺寸和質(zhì)量。獨(dú)創(chuàng)的燃料供應(yīng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了均勻的甲醇輸送，內(nèi)部設(shè)有微型處理器可準(zhǔn)確地控制電能輸出，使與之相連的設(shè)備獲得穩(wěn)定的輸出。Dynario內(nèi)部還設(shè)有混合結(jié)構(gòu)，使用三洋鋰離子電池來存儲(chǔ)燃料電池釋放的電能，以此來優(yōu)化電池的性能。

該燃料電池所配置的專業(yè)燃料瓶由東芝與東洋制罐株式會(huì)社（Toyo Seikan Kaisha,Ltd.）聯(lián)合開發(fā)，該公司是日本領(lǐng)先的包裝容器制造商。和電池一樣，東芝也非常注重燃料瓶的安全性。為確保安全性，瓶身采用雙重結(jié)構(gòu)，即使經(jīng)受10 0kg的沖擊力也不會(huì)損壞。另外，在特殊形狀的瓶嘴和內(nèi)部機(jī)構(gòu)的作用下，只要插入電池燃料注入口的方式不正確，燃料就不會(huì)流出。Dynario和其專用燃料瓶完全符合國際電工委員會(huì)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

Dynario的構(gòu)成部件非常繁多，因?yàn)樵S多部件需要專門制作，導(dǎo)致這款電池的售價(jià)高達(dá)275美元，5 0mL的燃料盒五個(gè)售價(jià)料五美元。該電池在燃料反應(yīng)單元外使用了大量的微型泵、閥門、微控制器等部件，外殼和機(jī)身結(jié)構(gòu)為保證堅(jiān)固使用了合金材料。第一批Toshiba Dynario只生產(chǎn)o只生3臺，且只能在Toshiba網(wǎng)站上購買。

直接甲醇燃料電池（DMFC）實(shí)際上是質(zhì)子交換膜燃料電池的一種變種，它以碳作為電池的陰極和陽極，而兩個(gè)電極間則為具有滲透性的薄膜所構(gòu)成。其電解質(zhì)為離子交換膜，薄膜的表面則涂有可以加速反應(yīng)之觸媒。甲醇溶液透過陽極進(jìn)入燃料電池，氧氣則由陰極進(jìn)入燃料電池。經(jīng)由觸媒的作用使得甲醇所含的氫原子裂解成質(zhì)子與電子，其中質(zhì)子被氧吸引到薄膜的另一邊，電子則經(jīng)由外電路形成電流后到達(dá)陰極，跟氧形成水。

直接甲醇燃料電池的優(yōu)點(diǎn)

直接甲醇燃料電池（DMFC）直接使用甲醇為燃料，不需燃料的前期處理程序，這使得DMFC很容易微小化。更重要的是DMFC通過特定的方法使甲醇和空氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱力學(xué)電勢。不用借助運(yùn)動(dòng)機(jī)件，DMFC通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，不用燃燒，無需將燃料儲(chǔ)存重新變?yōu)闅錃饣驅(qū)錃獗┞队谫|(zhì)子交換膜（PEM），除去了內(nèi)部加熱冷卻金屬板、水和熱力處理系統(tǒng)、壓強(qiáng)平衡、轉(zhuǎn)化器等設(shè)備。而且DMFC是用雙槽結(jié)構(gòu)，可以用非金屬、輕而易曲的材料制成，和金屬材料相比大大降低了成本。再加上DMFC的能量密度是鋰離子電池的10倍，能設(shè)計(jì)出更輕薄化的產(chǎn)品。各界均預(yù)期DMFC有望在不久將來成為電子產(chǎn)品的主要電源。

應(yīng)用前景

便攜電子產(chǎn)品在全球的大量普及，已經(jīng)導(dǎo)致對于外觀緊湊、質(zhì)量輕便和功率強(qiáng)勁的電池的大量需求?，F(xiàn)有的充電電池技術(shù)已非常成熟，但完全不能滿足用戶的需求。預(yù)計(jì)這種差距將在未來幾年里繼續(xù)擴(kuò)大，因?yàn)楦鞣N設(shè)備還在不斷增加新的耗電型功能。

許多產(chǎn)業(yè)觀察家認(rèn)為，直接甲醇燃料電池(DMFC)是最有希望的微型燃料電池技術(shù)之一，它可以彌補(bǔ)便攜電子產(chǎn)品的功率缺口。只要能夠從外部來源獲得燃料，燃料電池就能產(chǎn)生電力，并能持續(xù)發(fā)電。由于甲醇具有很高的能量密度，燃料電池的前景非常誘人。目前，科學(xué)家們正在試圖降低DMFC的成本，并進(jìn)一步提高它的效率。當(dāng)燃料電池在不遠(yuǎn)的將來實(shí)現(xiàn)商業(yè)化時(shí)，它們在能量存儲(chǔ)方面將會(huì)取得顯著改善，允許電子產(chǎn)品增加新的功能，并延長其工作時(shí)間。同樣重要的是，用戶可以更換燃料盒，在幾秒鐘內(nèi)“補(bǔ)充彈藥”。相比之下，傳統(tǒng)的電池充電需要幾個(gè)小時(shí)。

此次東芝出品的Dynario是微型燃料電池商業(yè)化的前奏，該技術(shù)如能得以推廣，人類將能夠在解決未來的能源危機(jī)上邁出建設(shè)性的一步。