Materiala framsteg:
- Elektrodmaterial :Att utveckla nya elektrodmaterial med förbättrad katalytisk aktivitet och stabilitet kan sänka bränslecellernas driftstemperatur. Nanostrukturerade material, kompositelektroder och legeringar undersöks för att förbättra prestanda och lägre temperaturkrav.
- Elektrolytmaterial :Nya elektrolyter med hög jonledningsförmåga vid lägre temperaturer är avgörande. Polymerelektrolyter, keramiska elektrolyter och kompositelektrolyter utforskas för att minska temperaturberoendet och möjliggöra svalare drift.
Cellarkitektur och design:
- Kompakt stackdesign :Optimering av design och integration av cellkomponenter kan leda till mindre och mer kompakta bränslecellsstaplar. Detta inkluderar att minska dödvolymen, förbättra värmeöverföringen och minimera parasitförluster.
- Mikrofluidiska flödesfält :Mikrofluidkonstruktioner för distribution av reaktantgas kan förbättra masstransport, minska tryckfallet och möjliggöra bättre temperaturkontroll i bränslecellen.
- Mikrotillverkningstekniker :Genom att använda mikrotillverkningstekniker möjliggörs den exakta konstruktionen av miniatyriserade bränsleceller med väldefinierade funktioner och förbättrad prestanda.
Bränslebearbetning:
- Bränslereformering på begäran :Att utveckla effektiva bränslebearbetningssystem på begäran, såsom mikroreformatorer, kan minska behovet av skrymmande externa reformatorer och möjliggöra självförsörjande drift vid lägre temperaturer.
- Selektiva membran :Att införliva selektiva membran för rening av väte kan förbättra bränsleutnyttjandet och minska driftstemperaturen genom att ta bort föroreningar från bränsleströmmen.
Värmehantering:
- Värmeväxlare :Genom att implementera kompakta och effektiva värmeväxlare i bränslecellssystemet kan man effektivt hantera värme och bibehålla önskade temperaturnivåer.
- Värmeisolering :Optimering av värmeisoleringsmaterial och konstruktioner kan minimera värmeförlusten och förbättra temperaturkontrollen i bränslecellstapeln.
Systemintegration:
- Balance of Plant (BOP) Optimering :Att integrera bränslecellsystemet med optimerade BOP-komponenter, såsom kompressorer, pumpar och luftfuktare, kan bidra till systemets totala effektivitet och minska temperaturkraven.
- Hybridsystem :Att kombinera bränsleceller med andra energikällor, som batterier eller solceller, kan möjliggöra effektiv och flexibel drift vid lägre temperaturer.
Genom att kombinera dessa strategier och utnyttja framsteg inom materialvetenskap, ingenjörskonst och systemdesign strävar forskarna efter att utveckla kallare, mindre och effektivare bränsleceller för ett brett spektrum av applikationer, inklusive bärbar kraft, bil och stationär kraftgenerering.
