仙人掌和燃料电池——那些你不知道的事儿

材料牛注：仙人掌和燃料电池会有什么不可告人的秘密呢,也许当你听到仿生学这个名词时你会有所顿悟。澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）和韩国汉阳大学的科学家从仙人掌得到启发，使燃料电池的效率提高了四倍！

从卑微的仙人掌得到启发，科学家猜想，一种新型的薄膜有可能显著提高燃料电池的性能，从而推动电动汽车行业的发展。

澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）和韩国汉阳大学的科学家把对薄膜的研究发表在了杂志Nature上。文章表明，在炎热条件下薄膜（皮肤）对水分的保存特性，能将燃料电池的效率提高四倍。

根据澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的研究员和文章合著者Aaron Thornton博士所说，薄膜的工作机理和仙人掌类似，能在严酷干旱的环境下保存水分而生存下来。

Thornton博士指出，电车使用的燃料电池是通过混合一些简单的气体（如氢气、氧气）来进行发电的。然而，质子交换膜燃料电池（PEMFCs）需要保持不断的水分才能维持性能。目前通过把燃料电池放在散热器、蓄水池和加湿器等旁边来实现保湿。存在的另一个问题是，当把这种电池运用于汽车时，需要占用很大空间，耗费很多能源。

从联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的研究员和文章合著者Cara Doherty博士获知，研究团队研发的仿仙人掌燃料电池薄膜使问题得到了解决。

燃料电池薄膜的工作机制和仙人掌类似。仙人掌植物有许多细小的裂痕，称为气孔，它在凉爽和潮湿的晚上开放，在炎热和干旱的白天关闭，这样十分有助于保存水分。同样，在燃料电池薄膜中，电化学反应生成的水由表层的纳米气孔控制。气孔在潮湿环境下张开，在干燥环境下关闭。这意味着燃料电池不需要外加笨重的加湿器来保持水分。

研究人员发现，在炎热干燥环境下，这种皮肤薄膜使燃料电池的效率提高了四倍。这项研究的带头人、汉阳大学的Young Moo Lee教授认为，这可能对很多行业产生重大的影响，包括电动汽车行业的发展。

Lee教授指出，目前燃料电池电动汽车发展的最主要障碍就是燃料电池系统中的水和热的处理。这项技术解决了这个障碍，让我们向燃料电池电车的广泛使用又跨进了一步。而且，这种技术也可以运用于需要用到保湿薄膜的其他现有技术，包括水处理和气体分离设备。

这个跨洲科研团队已经在一起研究了十多年。在这项研究中，汉阳大学构思并设计了实验，联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的研究人员利用表征和建模的专业知识，确定了薄膜在湿度变化情况下的工作机理。

目前，该项研究已发表于Nature。

原文参考地址：Cactus-inspired skin gives electric cars a spike。

本文由编辑部王宇提供素材，丁旺旺编译，万鑫浩审核。