科学家合成并应用了一种新型复合材料，研制出一种安全耐用、适应性强、柔韧性极佳的自呼吸直接甲醇燃料电池，从而避免了爆炸、火灾等安全问题。近年来，便携式可穿戴电子设备发展迅速，安全、柔软的电池成为科学家们的研究方向。但是，无论是锂离子电池还是甲醇燃料电池，就像汽油和火药一样，如果不加以驯服，就会存在安全隐患。那么如何驯服这匹凶猛的马呢？日报记者3月28日从中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所获悉，周研究团队合成应用了一种新型复合材料，研制出安全耐用、适应性强、柔韧性优异的自呼吸直接甲醇燃料电池，避免了爆炸、火灾等安全问题。该成果近日发表在国际权威期刊《先进能源材料》上。传统材料无法解决电池甲醇泄漏的问题。燃料电池能量转换效率高、污染小、功率大、安静可靠，应用前景广泛，如电动汽车、计算机、家用电器等。甚至在20世纪60年代就成功应用于阿波罗登月飞船，在航天空领域崭露头角。最近燃料电池搭上了新能源的快车，曝光度越来越高。甲醇燃料电池是燃料电池的一种。甲醇燃料电池可分为被动式和主动式两种。主动式甲醇燃料电池通过泵将液态甲醇输送到阳极，而被动式甲醇燃料电池则摒弃了这种笨重的“拖油瓶”，通过毛细作用、液态甲醇蒸发、燃料重力等方法向阳极供料。但是，我们都知道甲醇是个“爆”脾气。如果使用不当，甲醇泄漏可能导致火灾甚至爆炸。经过多次探索，科学家们找到了许多方法来固化液态甲醇并防止其泄漏，例如使用海绵或凝胶来吸收甲醇。而普通凝胶释放甲醇后体积会大大收缩，应力太低，无法保持原有形状。而海绵虽然吸液能力强，保形能力强，但保液能力较弱，在一定压力下甲醇很容易从海绵中挤出。因此，需要一种新的材料，能够快速吸收和固化大量的液态甲醇，并且在电池系统被压缩、针刺和切割时，甲醇不易泄漏。新材料让燃料电池安全柔软周团队研究生邹思毅合成了一种新型琼脂凝胶和木质海绵复合材料，即凝胶/海绵复合材料，有望制服甲醇的爆炸脾气。该复合材料的制备过程非常简单。首先将琼脂粉溶解在高纯水中，得到琼脂凝胶溶液，然后将琼脂凝胶溶液倒入木质海绵中，在true 空条件下静置一段时间，使凝胶充分进入海绵孔中，最终得到凝胶/海绵复合材料。由于其独特的组成和结构，该新型复合材料具有甲醇吸收率高、吸收速度快、循环性能好、能量含量高等优点，同时对甲醇溶液也有很强的保留能力。周团队利用凝胶的优异锁水能力和海绵的强吸水性，成功研制出安全耐用、适应性强、柔韧性优异的自呼吸直接甲醇燃料电池。在一系列破坏性试验中，甲醇燃料电池经受住了长针穿刺、切割、弯曲和压缩等试验。新的复合材料可以吸收和保留甲醇溶液，因此在破坏性试验中没有燃料泄漏，避免了爆炸和火灾等安全问题。周告诉记者，这种利用吸收材料固化气态或液态燃料的概念可以广泛应用于提高其他燃料电池的安全性、适应性和灵活性。来源:科技日报记者:张野李梦颖
