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住友理工展示向丰田MIRAI供应的燃料电池用粘合材料

住友理工在“人与车科技展2015”(2015年5月20～22日于太平洋横滨国际会展中心举行)上，首次展出了向丰田燃料电池车(FCV)“MIRAI”供应的燃料电池用橡胶制粘合材料“电池单元用密封垫片”。

燃料电池通过氢与氧的反应来发电，由370块作为最小单位的电池单元构成。密封垫片的作用是确保这些电池单元的氢和氧的流路，提高水的排出性能。该产品为加热粘合类型，可在制造燃料电池的最终工序与电池单元一体加工。

住友理工未公开该产品使用的材料及制造方法，只介绍称，利用独创配方，在低温到高温的广泛温度范围(－30～100℃)内实现了稳定的密封性能。该公司公关部人员表示，在材料选择方面，运用了该公司积累的技术经验。另外，还凭借精密加工技术，将厚度控制在了μm水平。

特斯拉家用储能电池正式发布

特斯拉家用级可充放式锂电池Powerwall

美国电动车制造商特斯拉公司启动业务多元化，正式发布了一个全新子品牌TeslaEnergy与两种用途的电池：家用的Powerwall和商用的Powerpack，这是该公司在新领域迈出的重要一步。特斯拉公司希望，这样的电池能从根本上改变全世界的用电方式，并推动可再生能源的普及。

家用储能电池销量惊人

特斯拉Powerwall是一款家用级可充放式锂电池，实际上是一种“储能墙”，可以安装在家中的墙壁上，存储家庭太阳能发电产生的电力。它可用来降低家庭电路负载，用作紧急情况时的备用电源，也完全可以供家庭生活使用。这款产品提供两个版本供消费者购买，在销售价格上实现了突破，10千瓦时的Powerwall售价仅为3500美元，7千瓦时的产品售价仅为3000美元，前者主要作为应急电源使用，而后者主要供家庭日常生活使用，售价中均不包括购买逆变器和电池安装的费用。

特斯拉公司表示，Powerwall电池组将于2015年夏季正式上市。在特斯拉公司的财报分析师电话会议上，CEO埃隆·马斯克激动地表示，市场对于家用电池的反应非常疯狂，在不到一周的时间内，Powerwall的预订量已达3.8万个。预订量之高令公司吃惊，而2016年上半年的产量，已经提前售卖一空，看来全世界的家用储能市场很庞大。

这是马斯克和特斯拉公司在能源领域的一个新动作。不过，马斯克早已创办了美国知名的太阳能光伏企业 Solar City，主要生产太阳电池板。

理论上用户可不再使用电网

Powerwall家用墙式电池由特斯拉锂电池组、液态热能控制系统和随时可接收太阳能逆变器信号调度的软件组成，其存储的电能完全来源于太阳能。当然，得配合一块安装在屋顶的太阳电池板使用，Powerwall则可以安装在家里任何地方的墙上，比如车库、客厅或者是小院子。

接入当地电网后，可随时将多余电量在用电高峰期输入电网，同时用户还可以灵活支配，必要时从电网将之前输出的电能取回。这一方面可有效缓解电网波峰时期的压力，同时也为消费者节约了大量的用电成本。

如果愿意，用户甚至可以不再使用电网的服务。理论上，居民安装太阳电池板及特斯拉电池等设备后，只要设备足够“给力”，便可实现发电、储电、用电形成闭环。

据《华盛顿邮报》报道，特斯拉电池的工作原理是：首先，太阳电池板将太阳能直接转换为电能，电能再通过逆变器将太阳能直流电转化为交流电，存储于特斯拉电池之中；在停电时，特斯拉电池中储备的电量便可通过室内布线传入室内，用于供电。

能源存储带来哪些变化

《华盛顿邮报》分析，就长远来看，广泛的储能意味着真正意义上能源的变革。以下几点便是储能在更加环保地获取能源方面做出的惊人改变：

1.汇集更多可再生资源至电网

几乎所有人都把关注的目光放在特斯拉家用电池上，而事实上，储能的最大影响在于整个电网。GTM Research对电能存储市场的研究表示，如今90%的电能存储用于公共事业规模而不是居民或商业。更多的储能并不仅仅是一个更加可靠的电网的保障，它更意味着人们将减少对化石燃料的依赖，转而使用一些可再生能源，例如风能和太阳能。

加州清洁能源项目领导人Gavin Purchase表示：“在加州，可再生能源一天能够提供很多能量，但晚间这些能量减少，造成了一个大的能量空缺需要弥补，如果你有一个储能设备，你就可以在白天利用这些设备存储能量，在晚间把这些能量利用起来。”

2.使你的房子和汽车更加环保

在太阳电池板停止吸收太阳能后，还可运用电池存储的大量太阳能使家庭用户不依赖于电网，更多地使用绿色能源。也许在未来，太阳能会被用于给电动汽车充电。

《华盛顿邮报》提到的一份报告显示，尽管电动汽车没有尾气排放的问题，但仍对能源利用有很大的影响，因为它们夜间充电时的电能来自电网，而电网的电能来源于煤炭燃烧。如果电动汽车能够用存储的太阳能在夜间充电，这个问题便会得到很大的改善。

3.帮助适应灵活的能源定价

很长一段时间，经济学家提议采取“灵活”的电费收取方式，也就是说在能源需求高峰期比如下午和傍晚时，人们应缴纳更多的电费。这样的灵活收费模式也渐渐走入电网的视野。如果将这样的灵活收费与能源储备相结合，用户将获得潜在的好处。在晚上电费涨价时，人们可以使用早上储备的太阳能，从而减少更高的支出。

美国谷歌公司秘密研发下一代电池技术

据国外媒体报道，美国科技巨头谷歌公司的一支研究团队正着手开发下一代突破性电池技术，试图打破目前阻碍移动设备发展的最大瓶颈——电池续航。

最近几年，谷歌以无孔不入之势进入许多行业，例如交通运输、医疗卫生、机器人和通信科技等，这些设备都需要更高效的电池。谷歌首席执行官拉里·佩奇(Larry Page)曾说过，电池续航力成为移动设备面临的一个“巨大问题”，同时该领域也有打造新的和更好体验的“真正潜力”。显然，谷歌希望更多地控制自己的命运和硬件供应链，开发无人飞机、无人驾驶汽车和其他硬件产品都需要续航力更好的电池。

于是，前任苹果公司专家巴德瓦杰博士带领一支只有4名成员的研究团队，在谷歌Google X实验室开始秘密研究下一代电池技术。谷歌发言人拒绝对此发表评论，或让巴德瓦杰接受采访。但是他曾向业内人士表示，谷歌至少有20个依赖电池的项目：无人驾驶汽车依靠电池提供动力；第一代谷歌眼镜受到电池续航时间短的困扰；一个使用纳米粒子来诊断疾病的项目，其监视设备依赖小型电池供电……许多项目还不为人所知。其实早在2012年年底，巴德瓦杰就带领这支团队开始测试其他公司为谷歌的设备而开发的电池。大约一年后，这个团队考虑由谷歌自己来开发那些电池技术。

巴德瓦杰团队正在进行的研究包括两个大方向：提高现有锂离子电池续航力和研发先进的固态电池技术，使它们适用于消费电子设备。巴德瓦杰阐述了在智能手机，以及更薄、可弯曲的可穿戴设备，甚至植入人体的设备中使用固态薄膜电池的课题。他说：“对于谷歌眼镜等可穿戴设备，先进的电池技术有助于提供更高的能量密度，对于隐形眼镜，固态薄膜电池更安全，因为它不使用易燃的电解液。”

近年来新兴的电池技术让人们看到了电池性能有大幅提升的希望。例如，固态薄膜电池通过固体，而不是液体来传输电流，使得电池体积更小、更安全，这种电池可以制成柔性薄膜的形态，非常适合小型移动设备。

此外，谷歌的其他团队也在与来自芝加哥的电池技术厂商AllCell合作，为4个硬件项目开发容量更大的电池，其中包括漂浮气球联网项目Project Loon，利用在高空飘浮的气球提供互联网连接。

在过去几年里，谷歌不断尝试将很多其他形式的技术应用于电池之中。谷歌未来进军电动汽车领域的传闻从未停止，谷歌董事长埃里克·施密特曾经放言：“电动机取代内燃机的速度与过程，就像是数码相机与记忆卡取代传统底片一样的迅速与自然。历史证明，新技术总是在创新型企业产生并繁荣，只要科技层次有着关键性的突破，电动车的时代也将会迅速来临……20年内，电动汽车将能够成为汽车产业的主流。”施密特当时没有明确说明谷歌将以何种形式介入电动车领域，但他表示如果发现任何倡导科技、创新与材料的事业，谷歌都愿意投入其中。

美国南卡罗来纳大学研究GDC材料 可用于制作燃料电池的电极

美国南卡罗来纳大学在《Nature Communications》杂志上发表了一项关于提高氧离子的传输速率的研究，这项研究是将化学能转化成电能的关键部分。这个团队研究了一种材料——钆掺杂氧化铈(GDC)，这种材料能够有效传递氧离子，可用于制作固态氧燃料电池的电极。添加剂的使用以及一个“微妙”化学反应的进行，使GDC的电导率有了非常大的提高，最终导致化学能可以更快、更有效地转化为电能。

这项技术突破将会开辟出一条研发新一代能量转换和存储装置的道路，而新一代产品的性能将大幅度提高，能量转化率将显著提升，而且能量的利用会更加环保和具有可持续发展性。

晶界处低的电导率主要是因为钆元素(Gd)在晶界的偏析，导致了电荷内嵌，进而形成了空间电荷效应。电荷内嵌在界面处形成了离子迁移的屏障。研究面临的挑战是如何有效地避免Gd在晶界的偏析。由于晶界尺寸极小，为纳米级别，在如此狭窄的区域，描述和合理控制Gd的量是非常困难的。为了使晶面洁净，防止Gd表层的分离，研究人员添加了一种导电剂——尖晶石结构的钴铁化合物(CFO)，使材料形成一种复合结构。GDC晶界处过量的Gd会参与CFO反应，形成第三相。研究发现，这种新相也可以作为一种非常优异的氧离子导体。研究人员还通过一系列高分辨率表征技术，来研究周围的晶界原子微观结构，结果表明，在晶界的Gd偏析现象消失，而且在GDC晶界处的氧离子传导性显著改善。

GDC材料中氧离子导电性的提高，已经通过氧渗透实验得到验证。靶向诱导初相技术能够生成清洁的晶面，具有这种晶面的材料可以应用于众多能量转换和存储装置，比如便携式电子设备、汽车和发电厂等。这样可以使能量利用更具成本效益，效率更高并且对环境友好。目前，在这项研究中，离子和电子导电型陶瓷复合材料被设计成隔膜，可以实现煤和天然气的快速转化，提供氧气，同时也作为天然气转化分离膜反应器。

美国科学家发现双金属催化剂可高效制氢

燃料电池主要以氢气为燃料，但将氢作为可持续能源首先遇到的障碍就是制氢方法。美国特拉华大学和哥伦比亚大学的研究人员已经发现了一种廉价、高效的电解水催化剂。

工业上通常使用甲烷蒸气重组反应。这需要天然气和大量的能量，而且产生二氧化碳，从而使氢燃料的生产在经济和环境上都要付出昂贵的代价。由电解水获得氢(在电解过程中低电流使氢原子与氧原子分离开)而不是通过甲烷，需要的能量更少，产生氧气作为副产品，并使氢的生产更加可持续。该反应需要金属催化剂，协助电子转移，从而降低反应活化能。但是对析氢反应而言最好的催化剂是铂，由于铂太昂贵而无法大规模使用。

特拉华大学和哥伦比亚大学合作开发了一种突破性的铜和钛的结合，以这种方式来模仿铂催化剂的结构。这种催化剂是由两种廉价而丰富的元素组成，但其活性可与顶尖的铂催化剂比肩。新催化剂不仅降低了成本，而且使反应更快。

单独使用的铜和钛对析氢反应而言并不是很好的催化剂，但一旦结合起来，就在原子尺度上形成了一个独特的结构，类似于铂催化剂。此外，创建纳米多孔结构可以暴露出最多的活性位点，这些位点使反应能够发生。某些铜和钛原子的组合形成不反应的位点，降低了效率，所以原子的比例和位置是被严格控制的。

铜钛双金属催化剂支持自身结构，因此每次使用时它不需要构建，或负载到像碳一样的导电物质表面。这进一步减少了反应中的能量损失。

总之，这种新型催化剂为低价高效的催化剂取代昂贵的贵金属催化剂提供了新的机会。

中国和以色列合作开发太阳能制氢新技术

中国和以色列研究人员开发出一种利用太阳光分解水制氢的新技术，具体原理是利用新型C3N4光催化剂将水分解成氢气和过氧化氢，产生的过氧化氢经催化作用再分解水和氧气。研究人员认为，相比以往的太阳能制氢方法，该技术具有更高的转换效率且成本更低，是目前最可行的光解技术之一，而且该技术的提升空间显著。

长期以来，太阳能制氢都具有很大的挑战性。人们最熟知的过程是光电解法：太阳电池捕获光子的能量，能量累积形成电势差，利用产生的电势差电解水获得氢气。理论上，电解水所需的最低能量为1.23伏，但事实上由于直接分解水的反应是一个复杂的四电子过程，大约需要2伏的电压才产生明显的反应速率。根据目前的技术水平，达到这一电压值需要3～4个太阳电池，成本费用居高不下。

除此之外，一个更简单的方法是光催化制氢。在这一过程中，粉末状的吸光催化剂悬浮在水中，通过吸收光子的能量催化水分解过程。原则上，该方法成本更低且更易实现工业化生产。然而，这一方法存在诸多致命的弊端，例如，许多光催化剂的催化效率不足0.1%，需要昂贵的稀有金属材料，以及由副反应产生过氧化氢会使催化剂中毒而迅速失去活性。迄今为止，性能最好的光解水催化剂是纳米晶氧化钴，其转化效率约为5%，但其最大的缺点是在仅仅1小时内便会失活。虽然C3N4光催化剂的太阳能到氢气的转换效率只有2%，但其寿命和稳定性具有突出优点，经过200天后测试其活性仍然没有明显衰退。

通常，太阳能制氢过程中产生的过氧化氢会使催化剂中毒。研究人员有效地解决了这一问题，成功合成出一种含有C3N4和巴克球的复合催化剂。C3N4光催化剂可以将水分解成氢气和过氧化氢，巴克球却能够催化过氧化氢分解成水和氧气，从而避免了过氧化氢吸附在C3N4催化剂表面致其中毒，而且巴克球的存在也可以促进催化剂吸收更多的太阳光。

据研究人员计算，C3N4光催化剂的转换效率如果能提高到5%，那么制氢成本将降低到2.3美元/公斤——该数值远低于美国能源部4美元/公斤的预期目标。即使在现阶段，利用该催化剂的制氢成本也只有4美元/公斤。因此，该太阳能制氢技术有望获得大规模应用。另外，由于过氧化氢本身是一种有价值的工业漂白剂和消毒剂，如果可以将产生的过氧化氢加以收集利用，该技术的制氢成本将进一步下降。

澳大利亚科学家发明高效电解水制氢技术

澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)发布报告称，该大学的研究人员发明了一种新型电极，可以低成本、高效率地电解水，有望用于大规模生产燃料电池的主要燃料——氢气。

该技术采用了一种价格低廉、有特殊涂层的泡沫状材料，能使电解水产生的氧气气泡快速逸散，从而提高制取效率。相关论文发表在英国《自然通讯》杂志上。

在电解水的过程中，水在电流作用下被分解成氢气和氧气。产氧电极的效率低、成本高、需要消耗大量电力，是电解水制氢实现工业化生产的主要技术难关之一。据研究人员介绍，他们研制的新型电极是迄今为止在碱性电解质中产氧效率最高的电极。它使用镍和铁作为原料，成本低廉、容易制造，不像其他电解水技术那样需要用昂贵的稀有金属作为催化剂和电极材料。

研究人员采用了市面上常见的泡沫镍，用一种活性很高的镍铁合金催化剂对其进行电镀，制成电极。泡沫镍材料内部有许多微孔，直径约200微米，约为人类头发直径的两倍。超薄的镍铁合金镀层里面也有大量微孔，直径约50纳米。由于镀层和内部都充满微孔，新型电极的表面积非常大，有利于电解过程中生成的氧气的释放和逸散。而通常情况下，氧气气泡逸散不够快，是一个降低电极利用率的普遍问题。

研究人员表示，将进一步研究其中原理、优化性能，争取早日实现低成本制氢。氢的燃烧产物是水，不会产生二氧化碳和其他污染物，是一种清洁高效的能源，如果能大规模、低成本制取，将有助于满足日益增长的能源需求，同时减少污染、遏制全球变暖。

英国燃料电池组件回收技术取得新进展

英国Axion Consulting公司最近透露，新型先进技术的投入使用使得燃料电池膜电极(MEA)中高价值的高分子膜的闭环回收系统又向前推进了一步。

Axion公司在资源回收利用方面有相当丰富的经验，这次它和燃料电池组件供应商约翰逊马瑟燃料电池公司(JMFC)以及无纺布制造商技术纤维制品公司(TFP)共同开发了MEA中高价值高分子膜的回收流程。这些公司的合作得益于他们与英国创新局(Innovate UK)共同合作创立的RECOVER R＆D项目。

该流程成本低而且危害小，能够从高分子膜中提取出全氟磺酸，这样的方式既可以回收这些有价值的高分子，也可以避免焚烧过程，不会产生具有强腐蚀性和剧毒的氢氟酸气体。而且，该流程也不会影响其中贵金属铂的回收。事实上，该流程会产生高铂含量的材料，可以进行后期冶炼提取铂。

与此同时，相配套的燃料电池回收系统也正在进行评估。

缅甸大学开发燃料电池新型膜技术

缅甸大学的研究人员正在开发用于燃料电池的新型膜结构，该膜具有更高的孔隙率以及更加深层的导电扩散区域，在增加有效反应区域的同时，膜的强度、简易度以及耐久性都将得到提高。

对于低温燃料电池来说，生产厂家一直在寻求方法来提高膜电极(MEA)的强度、耐久性及可制造性。一般来说，传统的膜电极有5层三明治结构，在聚合物膜的两端分别有碳载体层以及电极层，这5层结构通常需要通过热压技术手工结合在一起。然而对于燃料电池来说，膜是最脆弱的。尤其在苛刻的或者高压的环境中，热压过程中形成的缺陷点有可能成为失效点。再者，基于现今的催化剂嵌入技术，MEA在使用一段时间后，性能将会衰退，产生的电量将下降。

缅甸大学提出了全新的MEA制造技术，以解决上述难题。全新的膜结构更加厚实，可以承受更高的压力。MEA的层数也减为3层，并且取消了热压工艺，这使得MEA的制造误差大大降低，更有利于质量控制。

新型MEA的创新之处是催化剂将嵌入到膜中，而并非在膜表面简单分散。普通的低温燃料电池，催化剂分散在碳载体上，再附着在质子交换膜上。随着时间推移，碳将会被腐蚀，催化剂也会团聚在一起，从而影响MEA性能。在新的MEA中，膜内多孔外层架构将取代碳作为催化剂载体，催化剂材料以及其他金属直接嵌入到膜中，这使得催化剂的分布更均匀，利用率也大大提高。新MEA还能满足厂商对规模化生产以及耐久性的需求。

据悉，新型MEA已经组装电池进行测试。在80℃、3个大气压的条件下已经正常工作了500个小时，研究人员正在开发各种制造工艺，以进一步提升耐久性。新型MEA最早可能应用于军事和航天等领域。通过这些早期应用，研究人员将进一步了解MEA的强度、耐久性和制造性，以调整产品发展规划。

日本丰田与马自达计划联手推出燃料电池/插电混动车

随着全球各区域市场排放法规收紧，日本丰田和马自达汽车公司均以百公里油耗2.5升作为旗下产品降耗目标。为加速达标并降低成本，两家公司考虑共享燃料电池及创驰蓝天(SkyActiv)动力技术，推出全新环保车型，新车型或为燃料电池和插电混动车。

强强联手深化合作

从路透社东京获悉，丰田和马自达正在进行协商，计划共享丰田的燃料电池及马自达的创驰蓝天动力技术，以满足日趋严格的排放标准并削减成本。丰田拟向马自达提供燃料电池及插电混动技术，而作为回报，马自达将为丰田提供其创驰蓝天品牌汽油及柴油发动机技术。

众所周知，丰田2015款Mirai是全球首款量产的燃料电池汽车，满燃料状态下续航里程约700公里，且加燃料时间仅需3分钟，由此可见丰田在燃料电池领域的成熟技术。虽然马自达也有自行研发燃料电池车的计划，不过仍打算同丰田进行合作。预计两家公司将很快就深化上述合作达成协议。

车企之间倘若展开技术合作，能够分摊研发费用。丰田与马自达之前也有合作经历。2013年马自达曾购买丰田混动技术，为日本市场打造了马自达3混合动力车，百公里油耗仅3.2升。

不同的技术路径

在节油车领域，丰田主要依靠油电混合动力车、氢燃料电池车，而马自达则选择了一条较为传统的道路——改进内燃，挖潜汽油发动机和柴油发动机，继续打造其创驰蓝天品牌技术。

这其实同车企的规模大小、技术传统和研发投入密切相关。丰田作为全球头号车企，每年投入巨额资金用于技术开发。欧盟委员会数据显示，2013年丰田的研发投入达到62.699亿欧元，在车企中仅次于大众，在所有行业公司中排名第7位。

对丰田而言，押宝混合动力技术是其一贯的路线。丰田从1997年开始进入混动车领域，到2014年，丰田已经在全球累计销售了700多万辆混动车，年销量突破百万辆。

根据《日本经济新闻》等媒体披露，丰田今年第四季度将推出第四代普锐斯油电混合动力车，该车将率先实现94英里/加仑的燃油经济性，较之目前的车型提升20%以上，成为全球燃油效率最高的油电混合动力车。在价格上，虽然性能进步显著，但丰田准备基本维持现款车型的售价。

马自达2014年曾研发出一种均质压燃技术(HCCI)，该技术类似于柴油机的操作方式，将燃料及空气混合物压缩至高压及高温状态，并使燃料和空气混合物无需点火而自燃，提高了燃油的使用效率。马自达计划2020年推出纯汽油动力型号，通过HCCI等技术达到百公里油耗2.5升级别。