突破性的聚合物膜將推動燃料電池發展
時間:2019-11-21 10:55來源:中國新能源網 作者:綜合報道
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W7energy是一家在特拉華大學(University of Delaware)扎根的初創公司。該公司最近從美國能源部高級研究項目能源局(ARPA-E)獲得了340萬美元的新資金，用于推進和商業化一種新型聚合物膜，這種膜將使燃料電池更加經濟。
再加上之前的100萬美元的私人投資，W7energy的研究將使零排放燃料電池電動汽車成為可能。這家初創公司的技術預計將比傳統燃料電池系統便宜三分之一。
聚合物膜是一種平臺技術，它將使許多其他技術也成為可能，如清潔制氫、電池儲能、去除空氣中的二氧化碳等等。
“特拉華大學正與合作伙伴合作，建立一個生態系統，鼓勵和支持企業家將他們的創新從理念邁向商業化，為國家的經濟發展做出貢獻，并對社會產生積極影響。這些薄膜產品的廣泛使用有可能極大地影響我們未來的能源使用，以一種環保的方式提供高效率。”特拉華大學研究、學術和創新副校長Charles G。 Riordan說。
這家初創公司正在開發一種技術，以制造一種能有效運輸氫氧根離子的氫氧根交換膜(HEMs)。氫氧根離子是一種帶負電荷的分子，通常使溶液呈堿性，也就是說溶液的pH值大于7。然而，由Yan在UD的團隊進行的先進的聚合物設計和工程已經產生了這些改變游戲規則的膜，這種膜具有化學穩定性、離子導電性和機械強度，使其成為氫或氨燃料電池的最佳選擇。
燃料電池的工作原理是將化學能轉化為電能，從而產生清潔能源。這種轉化的關鍵是一種膜和兩種催化劑，可以加速燃料電池內部的化學反應。
目前市場上的環保燃料電池汽車，如豐田Mirai、本田Clarity和現代Nexo，依靠質子交換膜(PEMs)將化學能轉化為電能。但PEMs需要一些昂貴的元素來完成這項工作，如鉑催化劑和鈦雙極板。
相比之下，W7energy的聚合物膜在使用鎳或銀等較便宜的催化劑時效率更高，因此更經濟。
W7energy的首席技術官王瀾(音譯)說：“我們的想法是降低燃料電池汽車的成本，使用清潔的氫燃料，實現零排放的交通運輸。”王于2018年在UD獲得化學博士學位，并在Yan實驗室完成博士后工作，之后全職加入W7energy。
有了美國能源部的資助，以及來自特拉華州小企業邊緣獎勵金的額外10萬美元，研究小組正在努力使膜處理得“恰到好處”，使它們以可大規模生產的方式提供卓越的性能。
研究團隊還計劃擴大實驗室的工作范圍，包括對功能燃料電池和水電解槽中新型膜材料的內部表征和測試，這一額外能力將使W7energy有別于競爭對手。
“我們有機會真正徹底改變可再生能源領域，”W7energy首席運營官，Yan實驗室前UD博士后研究員Santiago Rojas-Carbonell說。“這是一種平臺技術，清潔的氫除了可以用于零排放的交通工具，還可以應用于大規模、長時間的風能和太陽能儲能，以及能夠減少二氧化碳排放的許多其他領域。”
例如，氨合成、金屬精煉和石油精煉都需要高質量、高純度的氫。今天大部分氫是由天然氣或煤產生的。用這些原料制造氫并不環保。利用W7energy公司的系統，氫可以直接從水中產生，從而消除了現有系統中作為副產品的二氧化碳。
為了推進這項工作，該團隊近期計劃再聘請三名工程師。
在特拉華大學經濟創新與合作辦公室的幫助下，W7energy公司已經為其獨特的膜和相關技術獲得了6項專利，并從該校獲得了許可。
在Unidel基金會的支持下，該大學建立了一個早期啟動資助項目競賽，提供了15萬美元，W7energy團隊用這筆錢購買了膜鑄造急需的設備。
UD s Horn Entrepreneurship投資的7.8萬美元也幫助W7energy團隊進行了早期的可行性研究，以推動公司向前發展。
Yan說：“有霍恩、Unidel和特拉華創新空間的初步支持，我們得以更快地投入運營。這讓我們的團隊在公司管理和技術上都取得了進步，所有這些都讓我們在獲得能源部(Department of Energy)以及后來的特拉華州(Delaware)的資助時更具競爭力。”
在后續的產品中，通過國家科學基金會的創新團隊項目，Rojas-Carbonell說，團隊認識到盡早和潛在客戶溝通的價值，以確保公司的材料符合市場需求。W7energy團隊計劃在公司開發新材料時利用這些技能。
盡管Yan相信W7energy擁有一項可以在市場上取得成功的技術，但他也認識到，該公司的意義不僅在于產品，還在于人。
他說：“無論發生什么，我們最終都會培養出幾個企業家。”
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