《瑞典研发新型木质素燃料电池,成功实现零排放》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-06-15
  • 瑞典林雪平大学研究人员利用木质素作为原料,日前研发出一种新型燃料电池。与以甲醇、乙醇等为燃料的电池不同,其制造过程不产生二氧化碳,不仅原料绿色环保,而且产物实现了零排放。

    研究人员指出,这种新燃料电池产生的电力与甲醇基、乙醇基燃料电池相同。目前该研究团队已实现从木质素制造儿茶酚,下一步需改进和提升电池性能。

    当今燃料电池大多以补充氢气为主,但地球上96%氢都是来自于化石燃料,在生产过程中并没有达到100%无碳能源。乙醇基和甲醇基等燃料电池也会产生二氧化碳,其电极更是由昂贵又稀少的铂制成。而木质素是常见生物聚合物,溶解在硫酸盐或亚硫酸盐中的木质素是化学法造纸厂的副产物之一。木质素由大量碳氢化合物链组成,会在工业制造分解成苯二酚,其中苯二酚异变体儿茶酚则占木质素7%,可作为电池的优良燃料。

  • 原文来源:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=200248
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    • Linköping 大学(林雪平大学)有机电子实验室的研究人员开发了一种燃料电池,它使用木质素作为燃料,这是造纸工业中的一种便宜副产品,同时也是最常见的生物聚合物之一。图片来源: Linköping Universitet 木质素是一种可以将纤维素纤维粘合在一起形成坚固耐用木材的生物聚合物,林木里大约有25%是木质素。在纸浆的化学制造过程中,只有纤维素是制造纸张的理想组分,所以木质素会溶解在硫酸盐或亚硫酸盐中,因此木质素便宜且容易获得。它是一种生物聚合物,由大量碳氢化合物链编织而成,可在工业过程中分解为高能的苯二醇。其中,邻苯二醇占木质素的7%。Xavier Crispin教授领导的 Linköping 大学有机能源材料部门研究小组通过研究发现,苯二醇这种类型的分子是一种非常好的燃料电池燃料。 传统燃料电池中最常使用的燃料是氢气,它能与空气中的氧气发生反应。化学能在燃料电池中转化为电能,并释放水和热。然而全球96%的氢气来自非可持续能源,并且获取氢气的过程伴随着二氧化碳的排放。 燃料电池中使用的其他燃料是乙醇和甲醇,但这些燃料在反映的过程中同样也会产生二氧化碳。并且,容纳自由电子所需的电极通常由铂制成,这是一种昂贵又稀少的金属元素。 然而,苯二醇是一种芳香族分子,并且金属电极不能用于含有苯二醇的燃料电池中,因为会促使反应变得稍微复杂。研究人员改用由常用导电聚合物PEDOT:PSS制成的电极。这种聚合物既具有导电的特性,同时具有多余的质子。这就意味着它可以用作电极和质子导体。 “PEDOT:PSS是苯二酚反应的一种理想催化剂例如邻苯二酚,”Xavier Crispin说。 燃料的化学能被转化为电能时不形成二氧化碳。 “在燃料电池中使用乙醇等燃料时,人们通常会说它对气候影响不大,因为二氧化碳是大气循环的组成部分,这意味着乙醇被认为是一种绿色燃料。我们现在可以制造不会排放任何二氧化碳的电力,我们的燃料将因此成为超级绿色能源。这种技术既便宜又可进行扩展研究,” Xavier Crispin说。 目前只有少数研究小组研究了PEDOT:PSS作为电极和催化剂材料的可能性。 “在电化学领域,关于PEDOT:PSS的基本研究十分缺乏。”Xavier Crispin总结道,同时他自豪地介绍了他的博士生Canyan Che和首席研究工程师Mikhail Vagin,他们同样是燃料电池研究小组成员。 研究人员已经计算出,新型燃料电池产生的电量与目前使用乙醇和甲醇的燃料电池大致相同。 “我们已经探索得到从木质素生产邻苯二酚的有效方法,并且我们是世界上第一个展示并且使用这种林业原料作为燃料的燃料电池公司,”Xavier Crispin总结道。 但这种燃料电池仍然需要改进和优化功能。 对于使用木质素作为燃料的燃料电池的研究结果已发表在科学期刊《Advanced Sustainable Systems》杂志上。 该研究由数字纤维素中心主持,由Vinnova提供资金支持,同时也是政府在 Linköping 大学先进功能材料战略投资的一部分。 原文来自phys,原文题目为Lignin – a supergreen fuel for fuel cells.
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    • 上海,2021年2月24日。科德宝集团持续推进产品研发,为重型车和商用车开发全系列电池组、燃料电池及混合动力系统。通过开展有针对性的研发活动,这家技术集团在2020年提升了市场地位,并在应用于卡车、巴士、轮船和火车的电气化动力传动系统方面扮演行业先锋角色。 2020年,科德宝集团在商业航运领域取得了多项里程碑式的进展。该公司正在供应全球最大的船用电池装置之一--两艘P&O渡轮将配备该装置。每艘渡轮配备大约1200块高性能电池,这些电池将均等分入四间电池室,并相互联网。科德宝旗下子公司XALT Energy将供应这些电池。该公司于2018年12月成为科德宝集团新成员,总部位于美国密歇根州米德兰(Midland),其电池在纽约和洛杉矶等城市的公交车中得到广泛应用。渡轮预计将于2023年开通,定期往返英国多佛(Dover)与法国加莱(Calais)。 同时,科德宝的甲醇动力船用燃料电池系统凭借安全概念而获DNV GL船级社"原则性认可",标志着该公司在进军船用燃料电池市场的道路上迈出重要一步。该系统由研究项目"Pa-X-ell2"资助,最早将在2021年安装在AIDAnova号邮轮上。五家具有创新精神的合作伙伴正在携手开展相关工作,它们是科德宝、乐顺游艇公司(Lürssen)、迈尔造船厂(Meyer Werft)、爱达邮轮公司(AIDA Cruise)和DNV GL船级社。科德宝成功开发了该技术成果,计划在集装箱运输领域推广。所有组件都在预制系统单元中,便于安装。单个集装箱的额定功率最高达500千瓦,可与其他单元组合使用,让重型远洋船舶的总功率迈上10兆瓦台阶。 渡轮图片:科德宝电池使港口渡轮实现零排放操控,并允许230米长的船舶停靠和离港 与Quantron建立合作关系 科德宝的燃料电池技术还成功应用于陆上场景。该公司与商用车改装商Quantron合作,为40吨重卡开发了一套特殊系统,旨在检验此项技术成果在连续商业化驾驶条件下的性能、日常使用适宜性和系统耐久性。巴伐利亚州经济事务、地区发展和能源部的"能源研究计划"为该项目提供资金,这是首批明确支持开发重型商用车配套燃料电池的项目之一。按计划,到2021年年中,第一辆应用新型动力传动系统技术的试验车将在巴伐利亚州上路。这辆车名为Energon,去年8月初公开亮相。 卡车图片:旨在检验燃料电池系统在连续商业化驾驶条件下的性能、耐久性和续航里程 2019年底,科德宝宣布与菲利克斯巴士(FlixBus)就搭载燃料电池传动系统的巴士达成合作协议,并与美国制造商Motor Coach Industries就搭载高能锂离子电池组的长途客车达成合作协议。 卡车照片:第一辆应用全新燃料电池技术的试验车预计将于2021年中在巴伐利亚州上路 展望未来 科德宝的电池和燃料电池,甚至两者的组合,还为铁路旅行注入动力,尤其在非电气化支线铁路和调车运输方面更是扮演重要角色。科德宝专家认为,混合解决方案,即燃料电池与电池的组合,是重型车和商用车的理想选择。这两项技术相辅相成,在重量、安装空间和续航里程方面具有明显优势。科德宝能够独立提供两个系统,并为客户设计最佳配置。从电池隔膜、燃料电池膜、单体电池、电堆到完整解决方案,科德宝技术团队在众多细分领域具备特有专长,能够创造更大价值。