幾年來不斷有公司宣布推出用于便攜產品的微型燃料電池原型，業(yè)界人士曾在2004年期望“2006年可以象購買普通干電池一樣，在超市里買到甲醇燃料盒”。――2006年已經過去一半，雖然有些燃料電池廠商實現(xiàn)了小量產，但距離這個愿望還有相當長的路要走。不過，越來越明朗的是：技術的不斷改進、公眾認知度的深入以及來自政府的支持，都在加速推進微型燃料電池的商業(yè)化進程，目前已到破繭成蝶的階段，全面起飛指日可待。
場研究公司NanoMarkets表示，2006年是“關鍵一年”，微型燃料電池的應用明顯提速，該公司預計2009年這一市場將達11億美元。初創(chuàng)公司PolyFuel公司的總裁兼執(zhí)行官Jim Balcom更是樂觀聲稱，其產品性價比已足以吸引客戶，批量分銷渠道也已準備就緒，“巨大的積壓市場需求”正在被開發(fā)。
OEM廠商也已看到燃料電池帶來的好處。便攜產品電池使用時間正在隨著功能的增多而不斷縮減，這必會大大影響用戶的使用體驗。三星在一次研討會上提出，如果繼續(xù)使用現(xiàn)有電池，未來提供高速多媒體應用的4G手機通話時間不會超過30分鐘，目前亞洲部分地區(qū)的3G手機通話時間已經低于60分鐘。怎么辦？在鋰離子電池開發(fā)潛力有限的情況下，部分OEM廠商們采用和燃料電池開發(fā)商結盟的方式，試圖解決“能量缺口”問題。
比如三星近期宣布與初創(chuàng)公司MTI MicroFuel Cells結成聯(lián)盟。根據協(xié)議，后者將為三星手機業(yè)務開發(fā)下一代燃料電池原型。MTI Micro的DMFC(直接甲醇燃料電池)技術名為“Mobion”，已被選中為三星的一系列手機和手機附件供電。雙方將聯(lián)手為各種手機應用開發(fā)、測試和評估Mobion技術。如果上述協(xié)議能夠獲得成功，雙方打算繼續(xù)合作，簽署產品商業(yè)化協(xié)議。
其它廠商也在尋求在燃料電池領域建立聯(lián)盟。另一摩托羅拉去年對Tekion公司進行了戰(zhàn)略投資，后者同樣是一家為移動產品開發(fā)混合燃料電池和新興電池技術的初創(chuàng)公司。 當然，燃料電池并非人人叫好。比如諾基亞就在去年宣布“至少在今后的數(shù)年里不再開發(fā)使用燃料電池的手機?！痹摴痉Q，放棄開發(fā)的原因是該技術目前還不成熟。不過，諾基亞并未否定在未來使用這種技術的可能性。其發(fā)言人表示，“燃料電池技術具有很大的潛力，我們將繼續(xù)密切關注它的發(fā)展情況?！?/span>
除初創(chuàng)公司外，老牌公司也在積極參與燃料電池的開發(fā)。如果觀察各地區(qū)的開發(fā)情況，可以得出一些有趣的結果。北美從事燃料電池研究的廠商數(shù)量最多，部分原因是許多組織愿意分拆成新的公司。還有一部分原因是(特別是在美國)非常注重軍事應用，因為這樣可以獲得大量的研發(fā)經費。該地區(qū)的大部分廠商采取的策略是為開發(fā)燃料電池，再把它轉為民用。
目前，日本廠商在燃料電池驅動的電子產品方面是明顯的。多家新老公司都在開發(fā)積極燃料電池和相關技術，主要面向手機或筆記本電腦，或二者兼顧。其它地區(qū)主要由中國大陸、中國臺灣地區(qū)和韓國的燃料電池開發(fā)商組成，這些地區(qū)的便攜應用主要是為電子產品和較大的設備開發(fā)燃料電池。
總的來看，燃料電池的研發(fā)競爭正處于階段。老牌公司和初創(chuàng)公司同臺勁舞，他們的努力和市場的推動將鋪平大規(guī)模商用化之路。
技術水平持續(xù)提升
在各類燃料電池中，DMFC和質子交換膜燃料電池(PEMFC)較適合便攜應用，尤其是前者。目前，微型燃料電池研發(fā)重點在于進一步減少電催化劑――貴金屬鉑的用量，以及通過改進的電解質膜來控制甲醇滲透(甲醇通過電解質膜導致燃料電池性能下降的現(xiàn)象)。兩方面改進的主要作用在于降低成本、延長使用時間和提升輸出功率。
迄今為止，PEMFC和DMFC的陰極和陽極有效催化劑仍以鉑為主。由于鉑的價格昂貴，資源匱乏，造成成本居高不下，大大限制了其廣泛的應用。這樣，降低鉑用量、尋求廉價替代品，或提高催化劑性能成為電極催化劑研究的主要目標。
在第二屆國際氫·燃料電池展上，住友3M公司推出面向PEMFC應用、減少鉑用量的“納米結構薄膜(NSTF)”技術。通過將正負極合計白金使用量降至0.12mg/cm2，該公司表示其“在技術上已確立了實用化目標。”在這一新技術中，鉑的支撐材料采用的是有機顏料而不是碳素。帶有類似絨毯表面的絨毛一樣的觸須，觸須周圍附著有鉑觸媒。住友3M稱，此舉提高了電氣化學的活性，鉑的用量僅為普通使用量的幾分之一。
同一展會上，Acta SpA公司展出了可用酒精燃料驅動的燃料電池。公司燃料電池的特點在于沒有使用可使質子移動的陽離子交換膜，而是使用了陰離子交換膜。在燃料極一側，乙醇和OH負離子生成二氧化碳、水和電子，在空氣極一側則是氧和水及電子生成負離子。整個過程與DMFC的兩極反應有所不同。
該燃料電池在燃料極中可使用鐵(Fe)、鈷(Co)和鎳(Ni)，在空氣極中可使用鐵、鈷來催化，成功避開對鉑的使用。從功率密度來說，不使用燃料泵和風扇的被動型產品，據稱可達55mW/cm2。該公司樂觀表示，通過改進電解質膜和催化劑擴散層粘合劑，將能夠達到現(xiàn)在2倍以上的功率。
不足之處在于，由于反應性高，因此需要對空氣極一側的溫度不足和粘合劑耐用性進行改進。此外，由于燃料極所用的鎳觸媒易于混入電解質膜，而使燃料極與空氣極發(fā)生短路，因此必須尋找避免鎳浸透的解決對策。DMFC電解質膜的改進是另外一個熱點。通過控制甲醇滲透，可以延長燃料電池的使用時間，提高輸出功率。
可樂麗(Kuraray)公司近期推出用于DMFC的碳化氫電解質膜。該公司稱，與原有氟類電解質膜相比，甲醇滲透可減少40%，輸出功率可提高至1.6倍?？蓸符惐硎?，其碳化氫電解質膜使用熱可塑性樹脂，通過對電解質膜表面進行化學處理，“以納米級水平對氫離子的通道這一構造進行控制?！笔辜状挤肿訜o法透過而氫離子(質子)能夠透過，意即在減少甲醇滲透的同時，提高了氫離子的透過率。此外，該公司未透露其它細節(jié)?？蓸符愑媱潖?008年開始面向燃料電池開展電解質膜業(yè)務，并通過電解質膜/電極復合體(MEA)的形式展開銷售。
另外一家公司則武(Noritake)推出的電解質膜在降低甲醇滲透方面的數(shù)據看起來也相當有吸引力：該公司宣傳，其和東京大?聯(lián)合開發(fā)成果的新型電解質膜可以將DMFC的甲醇滲透降至原來的3.3%~6.6%。
則武表示，其電解質膜的特點是使用含氧化鋁及氧化鋯的多孔無機材料。在小孔中填充了單體(Monomer)，并使其在內部聚合。在多孔材料中聚合而成的聚合體形成碳化氫電解質。 該公司解釋道，使用無機材料能夠減少甲醇及氫的滲透，其原因在于彈力較小的無機材料能以物理方式抑制電解質的遇水膨脹。
雖然目前占主流的仍然是以杜邦公司為代表的氟類電解質膜，但新型膜的后發(fā)力量不可小覷，在燃料電池市場全面啟動的前期，技術的進展將帶來更多的變數(shù)，也許“忽如一夜東風來，千樹萬樹梨花開”，燃料電池在市場的鋪開會因某個技術突破而急速提升。
混合電源仍是市場切入點
除了高效、節(jié)能、環(huán)保之外，有利于燃料電池取得成功的一個重要因素在于，它可以與傳統(tǒng)電池配合使用，而無需取而代之?！把a充”，意味著使用兩種技術的混合電池或者使用燃料電池對常規(guī)電池充電的能力，這也是很多公司一開始采取的市場切入點，目前這一策略看起來在持續(xù)進行中。
例如，三星集團旗下的三星技術研究所(SAIT)近期宣布，已開發(fā)手機用的使用燃料電池的充電器和PDA一體型燃料電池。 這是SAIT公開面向便攜終端的充電器及專用小型燃料盒，該款便攜型充電器主要用于為能收看數(shù)字電視的手機等便攜產品提供電源，其功率為1.3W，輸出電壓3.5V，屬于不使用泵等輔助裝置供應燃料的被動型DMFC。新產品的燃料盒容量10ml，盒中注入99%濃度的甲醇。1個燃料盒能為普通手機充電2.5次。SAIT同時還展示了PDA一體型燃料電池，它也使用和便攜型充電器同樣的燃料電池和燃料盒。
而在早些時候，Medis科技公司已宣布要在2006年夏季上市一次性小型燃料電池。該公司在去年底宣布與EMS天泓(Celestica)公司就量產燃料電池進行合作。Medis的一次性小型燃料電池，作為面向移動設備的便攜式充電器使用。該公司意在通過與天泓的合作，構筑燃料電池的量產體制。其名為“Power Pack”的燃料電池主要面向于手機、數(shù)碼相機、PDA、MP3播放機、便攜式游戲機等的充電?！癙ower Pack”與DMFC不同，燃料使用的是硼氫化合物。
最近，該公司又宣布推出其用于筆記本電腦的充電器的燃料電池原型，新產品能提供15W以上、12V的穩(wěn)定電源，單個電池可提供12小時以上的使用時間?？雌饋?，Medis還會在以充電器作為切入點的路上繼續(xù)前行一段時間。
無偶，松下與Medis在差不多的時間發(fā)布了另一款面向筆記本電腦的燃料電池。該產品為DMFC，據稱平均功率為13W，可達20W，該公司表示：“新產品利用更高的精度對燃料供應速度進行控制，減小了甲醇滲透等現(xiàn)象。過去的樣品相對于供應量而言，只有約50%的甲醇參與了反應。而此次的樣品則能用到甲醇供應量的80%左右?！?/span>
類似的是，為了應對筆記本電腦工作負荷的劇烈波動，在結構上還同時使用了小容量的鋰離子充電電池作為緩沖。為此配備了電源控制電路。電源控制電路由基于DC/DC轉換器的升壓電路等元件構成，升壓效率據稱超過95%。毫無疑問，如果要在短期商用，燃料電池的獨立應用性急待提高。
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