MIT、莫斯科大学共同研发金属空气电池②

氢气燃料的瓶颈

    氢气作为燃料也存在一些客观问题，虽然从重量上考虑，氢气有着很高的能量密度，但是基于体积的话，能量密度却非常低；现有的基础设施也很难达到长距离传输氢气的要求。因此最理想的状况是，找到一些与传统燃料更为相似的能源。二氧化碳是现在人们关注的问题所在，如果能够利用某些先进技术来分解二氧化碳，重新生成一氧化碳也许是不错的解决方案。目前有很多种技术工艺，让氢气和一氧化碳发生反应，生成类似甲烷或液态烃的燃料。这种做法最大的优势在于，全世界有大量的基础设施可以用来储存和传输重新转化的合成气体（天然气等）和液态燃料（汽油等），而且利用起来更加方便。汽车、飞机等各种交通工具，甚至都不需要进行改造，就能够直接使用合成燃料。

    像聚合物电解质燃料电池等，电解池的工作温度在100摄氏度左右，能够分解水，却无法有效分解二氧化碳。同样高分子电解质膜燃料电池只能以氢气作为燃料，而且只能与铂丝电极搭配工作。固体氧化物燃料电池工作温度更高、效能更高，所使用的金属氧化催化剂的成本也要低很多（相比于昂贵的铂金）。然而固体氧化物材料制造起来较为麻烦，这样又增大了加工成本，另外高温环境加速了一些化学反应，导致使用寿命的缩短。找到性能退化的详细原因和限制低温表现的因素，是未来研究的一个重要课题。

    研究人员正在创建燃料电池结构的系统模型，以便把影响性能的各因素分离评估，从耐久性和性能表现两方面更好地探究创新材料是否达到预期效果。特别值得注意的是，研究人员着眼于调整电极材料的结构形状，来提高气体分子通过气孔的传输效率、离子和电子在固体表面的流动以及界面上的催化活性。有关电极材料结构形状的专利将在下个月公布。

    来自麻省理工学院和莫斯科国立大学的各八名研究人员参与到电化学能量储存中心的科研项目中；中心从2013年10月开始运行，开发出了多种用于不同领域的低温工作材料，通过复杂的结晶化学工序，有效优化了材料特性。麻省理工学院和莫斯科国立大学的合作预期要维持五年，俄罗斯希望借助这种合作在本国内建立类似硅谷的科技创新中心。俄罗斯的经济非常依赖销售石油、天然气等化石燃料，为了保持经济持续稳定和平衡国际关系，多样化经济支柱和广泛的交流沟通是必不可少的。