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日本的世界新技术——从燃料电池谈起

东京博士
[个人文集]

加入时间: 2004/10/01
文章: 2957

经验值: 1232

标题: 日本的世界新技术——从燃料电池谈起 (1022 reads) 时间: 2004-10-03 周日, 下午7:14

作者：东京博士 在罕见奇谈发贴, 来自 http://www.hjclub.org

由于工作关系，每天与日本社会大量的科技信息，新技术打交道。直接与本职工作有关的
要数计算机，电子，半导体，光学，机械，人工智能等方面。业余当然对日本的世界级新技术
也一直很关心。以前是各种音响产品，照相机，最近几年从事的工作是180度广视角液晶，
工业CCD数码技术等等。其实这些都离不开电。

很多中国人可能都不知道世界上干电池技术之王是谁，干电池技术始终是日本人领先于世界的，
因此日本一直拥有世界上最新的电池技术，无论是干电池，纽扣电池，还是各种蓄电池，
如果不愿承认日本汽车工业的一流，但是你无法不承认日本汽车能源上的一流，
电池和汽油并用的hybrid汽车引擎在日本已经开始大量实用化，这种新上市的
汽车一升汽油可以跑36公里。相当于东京山手线铁道环城一圈。日本市场销售的
氢锂5号电池是我最爱用的，重量为普通电池的1/4，电池容量实际使用大约为
普通碱性电池的10倍，尤其是作为业余摄影爱好者的我使用照相机，在气温寒冷的
冬天的室外，普通5号碱性电池常温下可以拍10卷胶卷的，零度的环境只能拍1卷，而锂氢
电池低温放电特性稳定，根据我实际使用只比常温衰减1/3。

言归正传，下面谈谈日本最新技术——燃料电池。

[一，利用领域正在不断扩大的燃料电池]

日本京磁公司（KYOCERA）开发了使用燃料电池的家用供电供热系统，准备2005年开始在市场上销售。
供热供电是利用发电时产生的废热提供热水的系统，因为节省能源令人瞩目。该公司的发电效率54%
是目前世界最高水准，输出功率1千瓦。如果是4口之家，一年可节约现在的电热费2/3,二氧化碳的
排除减少4成。

日历制作所与东海公司共同开发可直接酒精方式的小型燃料电池。这是很一般的燃料电池的发电方式，
其原理是将酒精在白金之类的触煤的作用下离子化，通过电解质膜分离出氢离子，与空气中的氧气
发生反应发电。这种方式的关键是如何在实用水准上解决如何补充酒精燃料。
东海公司是一次性打火机的老铺，把酒精做成一次性打火机大小的交换盒，就很容易地解决了燃料的
补充问题。试作品成功地用50cc的酒精驱动发电达6-8小时，产品化定于2005年。

燃料电池最惊人和将改变我们未来生活的无疑是便携式电子机器，NEC和卡西欧公司2004年原来准备
销售使用燃料电池的便携电子机器延期到了2005年，其原因就是还在为发电效率的攻关。

直接酒精方式会产生酒精发电老化现象。就是没有离子化的酒精透过高电解质膜，直接与空气反应降低
发电效率的现象。酒精发电劣化现象与酒精浓度成正比。因此作为燃料电池的酒精必须稀释%比，这样
又降低了发电效率。
解决这个难题必须开发酒精不会渗透而过的电解质膜和高发电效率的电极。日本的ナノテク公司被期待
有这样的新材料。

[二，丝绸将改变燃料电池]

现在，燃料电池的电解质膜由杜邦，旭化成，旭玻璃3家公司独占世界。
电极用的纤维碳精棒東レ、東邦テナックス、三菱レーヨン三家独占，触媒由
英国的约翰马瑟尔和日本的田中金属瓜分世界。燃料电池的材料的特殊性和
需要极高的技术，因此是一个加入很困难的领域。

但是目前，日本的中小企业和大学也开始研究开发燃料电池用的新材料了。

丝绸有可能将燃料电池的性能一下子提高。最初发现的是燃烧服装用丝绸后可以获得
[丝绸碳精棒]，这是燃料电池最合适的电极。
在酒精直接方式的燃料电池中使用的结果，达到了白金的1.0mg/cm2以下最高输出密度34mW/cm2。
同时还可以节约白金的使用量。

姬路工业大学开发的多孔质玻璃电解质被认为是很受期待的电解质膜。
因为玻璃上有比微米级还小的微孔，酒精无法通过，可以实现高浓度的酒精发电。

另外还有在电极表面复合成功氧化钙与氧化锆粒子。比以前的电极的反映面积增加2倍，
对触煤的活性化极为有利。

燃料电池进入实用阶段的另一个关键是必须降低成本至目前的1/100。技术在现今，无法
批量生产的算不了是商品。不管是燃料电池的大公司也好，大树企业的技术合作参加也好，
目前正面临着批量生产技术的突破性发展。

国内的5号电池按照收入计算并不便宜，回国时有时侯闪光灯用买4节，实际使用次数
只有日本同类电池的一半还不到。另外，现在日本市场的充电电池（主要是5号，日本
称为单3电池）几乎都淘汰了镍铬电池，而是镍氢电池，镍氢电池与传统的镍铬电池
相比放电容量大，废电池处理的环境污染小，还有重量轻，劣化时也
不会漏液的优点。
价格与镍铬电池差不多。

另外水银电池已经被众多的先进国家淘汰，废旧电池的处理成本高，环境污染厉害。

[三，谈谈镍氢充电池]

镍氢电池是用含有氢元素的一种特殊镍合金做电极产生电力的充电型电池。
与传统的镍镉电池，铅电池相比只要有以下2个特征
1。不含有镉，铅等有害物质
2。可以储蓄更多的电力
被作为将来电动汽车的电池，太阳能聚光板发电的很有希望的电池。

可以用于电动汽车的大容量电池还处于开发研究阶段，但是家用电池已经不断商品化了。

1995年底东芝的5号电池和扁平充电池投放市场。立刻就有了日立的5号电池。1996年6月
东芝又推出了1号，7号镍氢电池，形成了镍氢电池产品系列。在价格下跌的同时在性能上
又提高了20%，之后索尼也推出了扁平充电池。

实际使用效果是，比如便携式的CD随身听，传统的镍镉电池一次充电只能听2张CD，
镍氢电池一次充电可以连续听4，5张。当时出来的镍氢电池性能还不是很稳定，日立的5号
镍氢电池重新充电好几次不到一周就全部放电完了。东芝没有这种现象。

镍氢电池与镍镉电池相比，价格还比较贵，但是与一次性电池相比还是很便宜的。

另外值得注意的是镍镉电池也好，镍氢电池也好电压都是1。2V，而普通干电池是1。5V，
根据使用电器有少数不能正常动作，特别是一些游戏机或计算机的外设。玩具，钟表之类的
完全没有问题，购买时不可一下子买很多，确认以后再转为常用。

4月2日日本经济新闻公布了日本NEC公司推出了一种新型电池，该电池为镍氢充电池，
只有几厘米大小，是利用一种叫PTMA的树脂与电子反应后储蓄或放电，普通充电器
只要30秒充电，即可供便携式的MD，CD等音乐机器连续工作80小时，在此之前日本
最快速的充电池是1小时左右。该电池还有个特点是可以短时间大电流放电，NEC这次
开始实用化的这种电池是将一种胶片溶入树脂，具有轻量超薄，易于多乘层组合为大型
电池，期待可用于电脑的非常时供电的UPS以及电力汽油混合汽车发动机的蓄电池。

图为日本市场的5号镍氢充电池。

作者：东京博士 在罕见奇谈发贴, 来自 http://www.hjclub.org

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