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氢燃料电池:为手机续航"添能加力"
2020-03-03 00:45:56

  你还在为手机每日必充电而发愁吗?你还在担心因笔记本待机时间过短无法完成工作吗?如今,这一现象有望得到改变。近日,英国Intelligent Energy公司研制出了一款能用于手机的氢燃料电池。据悉,这种电池能够使iPhone、Macbook 等生活类电子消费品续航时间长达一周,待机时间比普通锂电池长7至10倍。

  氢燃料电池最早产生于上世纪六十年代,目前已经应用于军用、航空、汽车等领域。若把氢燃料电池应用于手机上,将是手机电池技术的一大突破。业内专家指出,氢燃料电池市场潜力巨大,但由于国外在这项技术的研发起步较早,应用范围较为广泛,相关企业早在这一领域进行了专利布局。尽管中国对该技术的研发起步较晚,但大多数企业、科研机构都在加紧研发和创新。相信不久的将来,这种轻薄便携、待电持久的氢燃料电池将会迎来个人消费品市场的发展大潮。

  待机时间更久发展前景更广

  随着信息化技术的飞速发展,人们对手机的依赖越来越强烈。如今的手机已经不再是简单的通讯工具,它几乎成了人们生活中的必需品。然而,随着手机硬件和软件不断增添,电池的续航能力逐渐成为手机使用的短板。为此,英国Intelligent Energy公司研制出一款可用于手机的氢燃料电池,在体积相当的情况下,待机时间大约为250小时,比一般的锂电池提高了近10倍的续航能力,为人们的工作、生活、出行带来诸多便利。

  为了全方位了解氢燃料电池技术的原理与应用,记者采访了济南大学化学化工学院教授马树华。他介绍:“氢燃料电池是指用氢这种清洁、高能量密度的化学元素作为燃料,制造成储存能量的电池。基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阴极和阳极,氢通过阳极流路扩散到催化剂层后发生氧化反应,生成的质子通过电解质隔膜到达阴极催化剂层,与通过外部负载到达阴极的电子及氧气反应生成水。氢燃料电池的发电需要使用氢气和氧气,其中氧气利用较为方便,可直接从空气中获取,而氢气的采集可使用方便、安全的固体储氢方式。”据了解,氢燃料电池应用于智能手机的方式有两种:一种是制作成手机充电宝的方式;另一种是将氢燃料电池直接置入手机内部,如Intelligent Energy公司在iPhone和Macbook中使用的置入式氢燃料电池。

  “氢燃料电池除了待机时间更长外,还有很多优势。首先,环保无污染。氢燃料电池通过电化学反应,除了产生电和水外,不会产生有害气体和粉尘等,更不存在销毁难题;其次,氢燃料电池相比锂离子电池更加节能。锂离子电池涉及锂矿产,资源耗费较大,而氢燃料电池所需的氢气资源相对而言更丰富。同时,氢燃料电池还具有能量密度高、应用广泛、无噪声的特质。

  “除了优势外,氢燃料电池也存在一些弊端,比如成本过高、手机相应功能有待完善、百姓普遍对氢气的接受度还较低等问题。”马树华告诉本报记者,这些不足也在一定程度上减缓了氢燃料电池产业化的进程。

  加强专利布局不断开拓市场

  据了解,美国、英国、日本等国早在上世纪六十年代就开始研发氢燃料电池,不仅在全球开展了专利布局,还掌握了该领域的部分核心技术。目前我国的氢燃料电池技术研发尚处于起步阶段,该领域的技术研发与国外相比还有一定差距。

  国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心实用新型部审查员李光磊通过对全球专利文献检索后发现,从全球的专利申请分布看,目前氢燃料电池在全球提交的专利申请量约2万件,其中申请人在美国提交的氢燃料电池的专利申请最多,约为1.1万件,占一半以上。申请人在欧洲专利局提交的专利申请约5000件。在美国,氢燃料电池的主要专利申请人包括苹果公司、丰田公司、美国通用公司等。

  与发达国家相比,我国氢燃料电池研发起步相对较晚,在核心技术方面还有较大差距。李光磊告诉记者,截至2015年8月,申请人在我国围绕氢燃料电池技术共提交了3768件专利申请,主要涉及在智能手机、笔记本电脑、电动汽车、电力能源、航天等领域的应用。申请人包括中国科学院、上海交通大学、济南大学、美国西格纳化学有限责任公司、三星SDI株式会社等。从专利检索分析看,国内申请人研发的主要方向是延长电池使用寿命、提高电池安全性能、增加产能、环保无污染和节约成本等方面。与发达国家相比,我国企业在氢燃料电池研发的技术领域相对单一,研发的系统性、整体性还有待加强。

  “近年来,我国投入了大量资金开展与氢燃料电池相关的各类技术研发,取得了显著成就。但氢燃料造价不菲是实现研发成果量产的难题。主要原因就是贵金属铂(Pt)催化剂的利用。虽然目前科研人员正在研制各种方法降低Pt含量,但此项研究仍处于起步阶段。”马树华告诉本报记者,氢燃料电池的市场潜力巨大,相关部门应加大对氢燃料的扶持力度,开展项目的试点与推进,相信随着技术的不断进步,这一难题最终会得到解决。(知识产权报 记者 王康 实习记者 李俊霖)

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