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苹果为什么开发燃料电池技术?

    发表日期:2014/7/17 9:44:44    

看到媒体报道称,苹果正在与英国燃料能源厂商 Intelligent Energy 进行合作,为未来的苹果设备——主要是 MacBook 笔记本电脑和 iPad 开发适用的燃料电池。这种电池能大幅提升电池的续航时间吗?英国《每日邮报》报导了这条消息,并声称已经有多名业界人士证实了苹果和 Intelligent Energy 之间的合作关系。

其实早在2011年12月,已经有报道称苹果正在涉足这项新的电池技术。当时苹果向美国专利与商标局申请了两项燃料电池专利。苹果在专利申请中表示,将会在更轻、更小的新型笔记本电脑中使用燃料电池。苹果认为,燃料电池以及附带的燃料可以带来极高的能量密度,在不添加燃料的情况下能支持便携式电子设备数天甚至数周时间。

那么燃料电池技术究竟是什么技术,真有苹果所声称的那么神奇吗?

一、燃料电池的原理

燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。其原理是一种电化学装置,组成与一般电池相同。单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部,因此,限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质,只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时,燃料和氧化剂由外部供给,进行反应。原则上只要反应物不断输入,反应产物不断排除,燃料电池就能连续地发电。

其实燃料电池的概念早在1839年就已经提出,但是直到20世纪50年代才有了实质性的进展,上世纪 60年代,这种电池成功地应用于阿波罗登月飞船。从60年代开始,氢氧燃料电池广泛应用于宇航领域,目前在汽车领域已有应用,不过在消费电子领域,还属于一项比较新的电池技术。

智能手机普及以来,电池续航能力成为一项关键的技术制约因素,日本智能手机用户服务公司FixYa一项关于 iPhone缺点的调查显示,排名第一的就是电池续航时间短,比例高达35%。手机电池续航能力无法发生质变的原因在于只能仰仗于锂离子电池的发展,而锂电池的提升速度又远远赶不上智能手机对电池的需求增长速度。作为智能手机的开创者,苹果需要借助燃料电池技术来解决这一难题。

二、燃料电池的特点

燃料电池具有发电效率高、环境污染少等优点。

燃料电池是通过燃料与氧化剂的化学反应直接将化学能转变成电能,没有中间的能量转化环节,因而这种发电方式能量转化效率可高达50%。其所使用的燃料,既可是天然气、煤气和液化燃料,也可以是甲醇、沼气乃至木柴。可根据不同地区的具体情况,选用不同的燃料用于燃料电池的发电系统。用天然气和煤气等为燃料时,污染物排出量少,对环境更友好。

这项技术应用与消费电子领域主要的挑战是便携性和成本。据媒体报道,苹果申请了一项专利,通过让燃料电池与可充电电池协同工作,使燃料电池系统没有必要集成庞大而很重的电池,从而明显减小燃料电池系统的尺寸、重量和成本。

三、应用于苹果设备还需要时间

与苹果合作的燃料电池公司Intelligent Energy拥有消费者业务,其公司网站称,可根据客户的要求度身定做电池,为各种设备包括笔记本电脑和手机等提供支持。

去年,Intelligent Energy公司从一家电池公司那里购买了很多专利,以帮助其生产移动燃料电池。这些专利是与苹果联合购买的。现在,Intelligent Energy公司需要做的事情就是缩小其电池的尺寸,以便安装于智能移动终端上。

不过燃料电池要真正进入苹果的设备中可能还需要数年的时间。其他厂商也在尝试使用无线充电技术、Wi-Fi信号充电技术等新技术来解决充电难题,不过目前均未取得理想效果。

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