姑苏纳米所制备出自呼吸式直接甲醇燃料电池

近年来，便携式可穿戴电子设备迅速发展，但其能源供应存在安全事故产生的可能性，如穿戴电源被紧缩、曲折、切开、产生走漏、着火等。因而，开发能够安全运用的能源供应体系非常重要。但是，关于燃料电池安全性研讨的报导较少。关于燃料电池来说，机械过载引起的燃料走漏或形成灾难性的影响。能否制造出一种高度经用的燃料电池，且能够经过如针刺、紧缩、曲折，乃至切开等安全测验?此外，在安全实验中，能够有效地按捺燃料走漏、热失控、火灾、爆破等灾难性影响。

中国科学院姑苏纳米技能与纳米仿生研讨所研讨员周小春团队在柔性燃料电池的要害资料和技能方面获得系列发展：柔性有序高导电电极开发【ACS Nano, 2017, 11(6), 5982-5991】、便携式柔性制氢研讨【Journal of the American Chemical Society, 2017, 139(40), 14277-14284，Chemical Science, 2017, 8, 7498-7504，ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(4), 4473-4481】、柔性超薄气体分散层研制(Journal of Materials Chemistry A, 2020, 8, 5986-5994)、全固态直接甲醇燃料电池(Journal of Power Sources, 2020, 450, 227669)、柔性导电机理【Chinese Chemical Letters, 2019, 30(6), 1282-1288】，以及高安全性柔性燃料电池等(Advanced Energy Materials, 2021, 2103178)。

近来，科研团队组成和运用一种新式的琼脂凝胶与木质海绵的复合资料即凝胶/海绵复合资料，研制出一种安全、经用、适应性强且具有超卓柔性的自呼吸式直接甲醇燃料电池(DMFC)。该新式复合资料因其共同的成分和结构，具有吸收速度快(约10s即吸收饱满)、循环功能好(循环次数>10次)、甲醇吸收率高(>5.2 g/g)、含能高(>30.8 kWh/kg)、柔性好等长处。复合资料对甲醇溶液具有很强的保存才能，在29.4 kPa的压力下，含1.5%琼脂凝胶的复合资料可保存约90%的甲醇溶液。其面能量密度挨近13.7 mWh cm-2。一起，研讨运用凝胶/海绵复合资料制成的DMFC电堆饱尝住一系列破坏性实验，包含长针刺穿、切开、曲折和紧缩等。新式复合资料能吸收并保存住甲醇溶液，因而在进行破坏性实验时没有燃料走漏，使DMFC避免了爆破、着火等安全问题。此外，研讨运用吸收资料固化气态或液态燃料的概念，能够遍及运用于进步其他燃料电池的安全性、适应性和柔性。

相关研讨成果以Highly Safe, Durable, Adaptable, and Flexible Fuel Cell Using Gel/Sponge Composite Material为题，宣布在Advanced Energy Materials上。研讨工作得到国家重点研制方案和国家自然科学基金等的赞助。

图1.凝胶/海绵复合资料的吸收功能

图2.复合资料在压力下的溶液坚持才能

图3.运用1.5%琼脂凝胶复合资料的DMFC电堆的破坏性实验