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运输业是美国经济中最大的能源消费者之一，需求日益增加，使其更加清洁和高效。虽然越来越多的人使用电动汽车，但由于电力和能源的需求，设计电动飞机，船只和潜艇要困难得多。
位于圣路易斯华盛顿大学McKelvey工程学院的工程师团队开发了一种高功率燃料电池，该技术推动了该领域的技术发展。由Roma B.和Raymond H. Wittcoff杰出大学教授Vijay Ramani领导，该团队开发了一种直接硼氢化物燃料电池，其工作电压是当今商用燃料电池的两倍。
使用独特的pH梯度微型双极接口(PMBI)的这一进步，在Nature Energy 2月25 日报道，可以显着降低成本，为各种运输模式 - 包括无人水下航行器，无人机和最终的电动飞机 - 提供动力。
“具有pH梯度功能的微型双极接口是该技术的核心，”能源，环境和化学工程教授拉马尼说。“它允许我们在潜水器中使用液体反应物和产品运行这种燃料电池，其中中性浮力至关重要，同时也让我们将其应用于无人机飞行等高功率应用。”
华盛顿大学开发的燃料电池在一个电极上使用酸性电解质，在另一个电极上使用碱性电解质。通常，酸和碱在彼此接触时会快速反应。拉马尼表示，关键的突破是PMBI，它比一缕人发更薄。使用在McKelvey工程学院开发的膜技术，PMBI可以防止酸和碱混合，形成急剧的pH梯度并使该系统成功运行。
“以前尝试实现这种酸碱分离的方法无法合成并完全表征整个PMBI的pH梯度，”Ramani团队研究科学家Shrihari Sankarasubramanian说。“使用新颖的电极设计结合电分析技术，我们能够明确地证明酸和碱保持分离。”
主要作者，Ramani实验室的博士候选人王中阳补充说：“一旦使用我们的新型膜合成的PBMI被证明有效工作，我们优化了燃料电池装置，并确定了实现高性能燃料电池的最佳操作条件。开发能够实现PMBI的新型离子交换膜是一项极具挑战性和有益的途径。“
“这是一项非常有前途的技术，现在我们已准备好继续扩大潜水器和无人机的应用范围，”拉马尼说。
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