| 直接式甲醇燃料电池可向从笔记本电脑、手机再到iPod的各种各样移动式无线电子设备提供电能。这种电池的实现将得益于由美国宾州大学工程师开发设计的新型集成式渗透膜和电极膜。机械工程与材料科学教授、王朝阳博士负责指导这项研究，他说：“基于我们新方法设计的甲醇燃料电池可以使笔记本电脑连续运行20小时，而目前使用6%甲醇和水混合物的燃料电池只能支持2到3个小时。”
刊登在最近一期《电气化学社会》杂志上的论文《在直接式甲醇燃料电池中甲醇和水的低通薄膜》中详细介绍了这种新方法。作者为材料科学博士生刘富强；博士后研究员卢国强和王朝阳。
直接式燃料电池通过催化隔膜表面的化学反应来产生电流，隔膜的一边为阳极，另一边为阴极。在隔膜的正极，甲醇被氧化，产生二氧化碳、氢离子和穿过外部电路的电子，这时燃料电池便产生了电流。氢离子穿过隔膜并在燃料电池中的阴极与空气中的氧气结合，产生水。
然而在实际中，直接式燃料电池的效率受到隔膜阻碍燃料通过的影响。氢离子、甲醇和水都可能渗透过薄膜。甲醇和水对薄膜的渗透降低了电池的电压并浪费了燃料。
王教授表示研究人员传统上使用稀释过的甲醇和水混合物作为燃料阳极，以防止甲醇透过隔膜。然而，他和宾州电化学发动机研究中心的研究小组通过一种新方法创新性地解决了这一问题。
王教授和他的小组从1998年起就一直在研究直接式甲醇电池。他们没有把通过隔膜的甲醇作为问题中心，而是把透过太多的水作为解决问题的核心。他说，“假如你在隔膜的阳极反应区水比甲醇渗透得更多，则解决的关键在于甲醇，因为这会导致更多的甲醇进入阴极。控制水的渗漏即是控制甲醇的渗漏。”
带着这样的新观点来解决问题，研究小组设计了一种新型电极隔膜装置，同时具有甲醇和水的低通性，并能带来电池的高性能。
新的设计包括在隔膜的阳极一面安置了一个新的屏障来减少甲醇的通过率，在阴极一面则构建了一个反水压的背衬，以减少水的通过。
王教授表示新的设计允许在燃料电池中使用高浓度的甲醇甚至是纯甲醇。他补充说：“高浓度的甲醇或纯甲醇更适用于移动式电子设备，因为高度稀释后的甲醇方案需要在燃料罐中携带大量的水，这大幅减少了系统的能量密集度。” 基于新方法的燃料电池不仅意味着更高的效率，也比目前所使用的电池更小更轻。 |
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