运输业是经济中最大的能源消费者之一，需求日益增加，使其更加清洁和高效。虽然越来越多的人使用电动汽车，但由于电力和能源的需求，设计电动飞机，船只和潜艇要困难得多。
位于圣路易斯华盛顿大学McKelvey工程学院的工程师团队开发了一种高功率燃料电池，该技术推动了该领域的技术发展。由Roma B.和Raymond H. Wittcoff杰出大学教授Vijay Ramani领导，该团队开发了一种直接硼氢化物燃料电池，其工作电压是当今商用燃料电池的两倍。
使用独特的pH梯度微型双极接口(PMBI)的这一进步，在Nature Energy 2月25 日报道，可以以低得多的成本为各种运输模式 – 包括无人水下航行器，无人机和最终的电动飞机 – 提供动力。 。
“具有pH梯度功能的微型双极接口是该技术的核心，”能源，环境和化学工程教授拉马尼说。“它允许我们使用潜水器中的液体反应物和产品来运行这种燃料电池，其中中性浮力至关重要，同时也让我们将其应用于无人机飞行等高功率应用中。”
华盛顿大学开发的燃料电池在一个电极上使用酸性电解质，在另一个电极上使用碱性电解质。通常，酸和碱在彼此接触时会快速反应。拉马尼表示，关键的突破是PMBI，它比一缕人发更薄。使用在McKelvey工程学院开发的膜技术，PMBI可以防止酸和碱混合，形成急剧的pH梯度并使该系统成功运行。
“以前尝试实现这种酸碱分离的方法无法合成并完全表征整个PMBI的pH梯度，”Ramani团队的研究科学家Shrihari Sankarasubramanian说。“使用新颖的电极设计结合电分析技术，我们能够明确地证明酸和碱保持分离。”
主要作者，Ramani实验室的博士候选人王中阳补充说：“一旦使用我们的新型膜合成的PBMI被证明有效工作，我们优化了燃料电池装置并确定了实现高性能燃料电池的最佳操作条件。开发能够实现PMBI的新型离子交换膜是一项极具挑战性和有益的途径。“
“这是一项非常有前途的技术，现在我们已经准备好继续扩大潜水器和无人机的应用范围，”拉马尼说。
这项工作的其他参与者包括博士候选人程和，以及拉马尼实验室的前研究科学家Javier Parrondo。该团队正在与该大学的技术管理办公室合作，以探索商业化机会。