新科学家网站1月7号刊登了Colin Barras的文章：美国化学工程师们最近成功地研制出了迄今世界上最小的燃料电池，这种电池的大小只有3毫米见方，厚1毫米，可以产生0.7伏的电压并能持续供电30个小时。

相信不久的将来，这种微小氢燃料电池(power pack)会应用到我们日常便携设备中，给人们更清洁的能源和更绿色的便携设备。

美国伊利诺伊大学厄本那-香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）的Saeed Moghaddam和他的团队Mark Shannon和Richard Masel等科学家提出了一种新型的微燃料电池设计方案。这种微燃料电池可以在不消耗电能的情况下发电。

新型电池由四个部分组成。上层是一个蓄水池，下层是一个装有金属氢化物的燃料膛，中间以一层薄膜隔开。在金属氢化物的燃料膛下方，还有一组电极。薄膜上有许多小孔，使得蓄水池中的水分子可以以水蒸气的形式进入燃料膛。水分子进入燃料膛后，与金属氢化物发生化学反应并产生氢气。氢气随之会充满整个燃料膛，并向上冲击薄膜，阻止水流继续流入。然后，氢气会在燃料膛下层的电极处发生化学反应，形成电流。随着化学反应的进行，燃料膛内氢气会逐渐减少，气压下降，蓄水池中的水蒸气会再次进入开始下一轮化学反应。

(a)发生器内隔膜上面的水通过过水孔与下面的金属氢化物(metal hydride)反应产生氢气，随着氢气的增加(b)隔膜下面的压力也增加，从而把隔膜顶起堵住过水孔（图片来自：Journal of Microelectromechanical Systems）

新电池体积非常小，且没有重力，其表现张力可以控制水流。这意味着，即使处于移动或旋转状态下，这种电池也能够很好地工作，因此它最适合应用于一些便携式小电器。最初，这种电池可以产生0.7伏电压和0.1 毫安电流，电池燃料可以持续30小时左右。现在，Moghaddam的最新产品，在电压仍为大约0.7伏的情况下，已经可以产生1毫安电流。当然，这种电压和电流仍然无法驱动移动电话，但足以为一些简单的电子系统提供电能。

法国里尔大学(University of Lille)微燃料电池专家Steve Arscott认为，虽然这种体积仅为9立方毫米的电池比较小，但其能量仍然不足以投入实际应用。Arscott曾经利用甲醇作为燃料研制出一种微燃料电池，其容量是Moghaddam电池的3倍，其能量密度大约为Moghaddam电池的10倍。

但是，Moghaddam研究团队科学家Shannon指出，这两款产品不能直接对比。大多数燃料电池都是依靠外部燃料，而Moghaddam电池采用的是其内部燃料。

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

科学家们 1839年首次提出了燃料电池的概念，至今已经发展了一百余年的历史。燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。

在太空飞行中，燃料电池实质上是以控制氢弹爆炸的观念进行设计的，太空船上的燃料电池是用来聚集星际旅行之间的氢气所产生的能量之用。太空船的太阳能板所聚集的电磁和太阳能将会转换成电能，而电能会用来慢慢地将存放在燃料电池内的氢置换成燃料。

技术详情，请参照：
Journal reference: Journal of Microelectromechanical Systems (DOI: 10.1109/JMEMS.2008.2007250)

来源