几年前曾经吸引无数人眼球的移动PC现今已经风光不再是不争的事实，作为影响消费者购买笔记本电脑时选择倾向几大因素之一的电池供电部分反而在整体性能中所占的分量越来越重了……
燃料电池的介绍
作者：琳_李
几年前曾经吸引无数人眼球的移动PC现今已经风光不再是不争的事实，作为影响消费者购买笔记本电脑时选择倾向几大因素之一的电池供电部分反而在整体性能中所占的分量越来越重了。在移动办公成为用户需求和追捧的首选性能之后，各大厂商推出的轻薄型笔记本正在争先恐后的刷新各个角度各个方面的新记录。然而越是轻薄的笔记本电脑就越容易在整体性能和电池使用时间上进行无奈的妥协，这自然是所有人都不愿意看到的。IBM ThinkPad的X系列、松下的Let’s Note W2、VAIO X505等机型的设计和创新固然让人们为之怦然心动，然而没有质的飞跃要想达到质的改观体验是不现实的。为了减重设计的效果，笔记本电脑的负重已经放弃了软驱（当然，现在台式机也放弃了，主要还是没什么用）、光驱、触摸板，机身的厚度、尺寸、材质都在不断缩小其数值，硬盘的尺寸也在急剧减小，主板的元件也开始采用密集装配……
笔者的哥哥是个NB狂人，家里摆了三台笔记本电脑：X200、NX1000、TR1，简直都可以做横向测评了。笔者在和哥哥以及他的这些笔记本之后最大的感触就是，如果你要性能或者想打点3D游戏，那么就要被重量和直流电源线绑在桌子上不要乱跑；如果你要便携，你要单手托本满世界游行，对不起，低性能＋电池快速没电……
虽然总有人说PC的心脏是CPU，但还是觉得笔记本电脑的心脏就几乎是电池了（在本本电量耗尽而自动关闭的瞬间，你高呼忘记存盘……这样的事情恐怕谁都难免会碰到的吧，所谓机会均等人人有份）。在这个移动处理器的性能不断提升，主频不停飙升的年代，几乎听不见人们抱怨自己新买的笔记本比不上自己半年前配的台式机慢了。但是移动办公性能的提升瓶颈似乎始终停留在电池这个致命环节上，尽管各种笔记本电池的节能技术想尽办法延长笔记本电脑的持续工作时间，如Intel 的SpeedStep技术、AMD的 PowerNow!技术、LongRun技术等，传统的笔记本电脑用锂离子电池一次又一次的被人们证实已经走到了尽头，其增大供电能力的后果就是不可避免的带来重量的增加，这似乎让人们觉得是对PC技术不断进步的一种讽刺——一个头重脚轻的笔记本电脑……CD随身听在几年前就有能供给一个星期使用的口香糖电池了。
不过好在万众期待的面向笔记本电脑的燃料电池技术在历经了十几年的艰辛发展之后终于在近期通过其实用化和产品化的尝试显示出其在许多方面如供电效率、持续供电时间、电池寿命、电池组件体积重量等的巨大优势。而燃料电池无需充电，可以随时灌注燃料补充能源，高效节能环保等诸多特点更使其成为2004年笔记本业内众人瞩目的焦点。
何谓燃料电池
早在1839年，英国人W.Grove就提出了氢和氧反应可以发电的原理，这就是最早的氢-氧燃料电池(FC)。但直到20世纪60年代初，由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇。近二三十年来，由于一次能源的匮乏和环境保护的突出，要求开发利用新的清洁再生能源。燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。
燃料电池的工作原理与普通电化学电池相类似，然而从实际应用来考虑，两者存在着较大的差别。普通电池是将化学能储存在电池内部的化学物质中，当电池工作时，这些有限的物质发生反应，将储存的化学能转变成电能，直至这些化学物质全部发生反应，普通电池是一个有限的电能输出和储存装置。
而燃料电池则不同，参与反应的化学物质，氢和氧，分别由燃料电池外部的单独储存系统提供，因而只要能保证氢氧反应物(燃料)的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。在实际应用中，燃料一般由一个独立的装置存放，这个装置可以轻松从电池中取下来，以方便补充燃料或更换燃料装置。这样，我们只要更新燃料装置，就能让电池持续不断供电。
美国矿物能源部长助理克.西格尔说：“燃料电池技术在21世纪上半叶在技术上的冲击影响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。”福特汽车公司主管PNGV经理鲍伯.默尔称，燃料电池必会给汽车动力带来一场革命，燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和积木化的动力装置。
预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。2007年燃料电池在运输方面的商业价值将达到90亿美元。
东芝燃料电池介绍
2003年3月5日 东芝开发用于笔记本电脑的燃料电池，预计于2004年开始正式投入生产
东芝株式会社在2003年3月5日公布了其研发的笔记本电脑专用的燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell简称DMFC），预计在2004年开发出正式产品。东芝的发言人称此种直接反应型燃料电池将为世界首创。
东芝开发的这种燃料电池，与通过进行甲醇等化学物质的反应生成氢来作为燃料的其他间接反应型燃料电池不同，此种产品可以直接将甲醇作为燃料；而甲醇依靠含二氧化碳的氧气的化学反映产生电能，排出物就是水，属于无公害能源，化学反映后排出的水可被再利用来调整甲醇的浓度，设计可谓十分的巧妙。直接反应型燃料电池可以充分实现对供电系统结构的简化和重量体积方面的缩小。
这种燃料电池可以通过笔记本电脑的后部接口直接进行连接供电，并且与传统的锂离子电池的接口通用，因此可以进行彼此的互换使用，其体积约为275×75×40mm，重量大约900g，输出功率平均12W，最大20W，电压为11V。其甲醇灌注盒分50cc和100cc两种，各自体积为50cc－33×65×35mm，100cc－50×65×35mm。在使用50cc甲醇时，电池的连续驱动时间大约为5小时，超过锂电池两倍以上。 燃料电池的另一个好处时只需填充燃料，而不必像锂电池那样再次充电。
在设计的时候综合考虑了甲醇的浓度和供给量、发电温度等运转条件，通过优化组件结构等来达到整体的小型化效果。同时，通过对笔记本电脑的使用状况的实时监控，可以随时调整电池组件的工作效率，比如在开机等供电负荷发生急剧变化的时候，可以及时进行调整以适应需求。
在3月12-19日德国汉诺威召开的CeBIT 2003 IT产品展示会上，东芝公司已经正式向公众公开展示了这种新型的燃料电池。预计在实现量产之后，该燃料电池的价格才有望降低到用户可以接受的程度。
卡西欧燃料电池介绍
2003年3月6日 卡西欧开发面向便携电子产品的超小型燃料电池
(实际应用的图示)
卡西欧计算机株式会社在2003年3月6日公布了研制成功面向便携电子产品的“小型高性能燃料电池”的消息。
该电池可以通过独特的反应装置来进行甲醇等酒精类燃料的反应以生成氢（转换效率高达98％以上）来作为发电组件的能源，被成为“转换反应型燃料电池”。
(设计是基于卡西欧的笔记本电脑FIVA的电池和数码相机等便携电子产品)
由于该燃料电池的小型化、轻量化，可以应用于手机、笔记本电脑、PDA等便携电子产品终端的供电以代替现在广泛使用的锂离子2次电池。而相对于锂电池，则可以实现1/2的重量和大约4倍的电池寿命。
(新研究的超小型反应器)
据称搭载了该燃料电池的卡西欧FIVA笔记本电脑可以实现大约20小时的连续供电驱动。
卡西欧公司所开发的技术在日本共取得一百二十项专利。该公司希望这次开发出的燃料电池能在实际量产后将价格压到和充电电池相等的价位，因其主要原料的甲醇成本并不高，故计划将来可以以低价位来抢攻市场。 目前全球普遍使用的充电电池市场几乎都被三洋电机和东芝等日本厂商所占有，光2001年充电电池的出货量约为五亿五千万个。燃料电池的开发成为日本和美国各家厂商竞争的标的，卡西欧的竞争对手东芝和日立等也都积极开发新一代的电池，将来这个大市场将由谁来主导相当受到关注。
卡西欧将在2004年推行该电池的实用化，并且已经开始了国内外的特许限量定购。
该型燃料电池在2003年3月27日正式发布。
NEC燃料电池介绍一
2003年6月30日 NEC展示多款采用最新技术的试作机型，其中包括采用燃料电池供电的笔记本电脑
2003年NEC公司公布了与通常的笔记本电脑外观近似的搭载了新型燃料电池的产品。
卡西欧燃料电池介绍二
此次展示的燃料电池笔记本电脑，是在普通的笔记本电脑底部配置了燃料电池，电池背面设有注入式的燃料灌注盒。燃料电池外形尺寸为272mm×274mm×15mm，包括燃料在内的重量约为900g。燃料箱的容量为300cc，使用浓度约为10%的甲醇燃料时，可以驱动平均耗电量12W的笔记本电脑达5个小时。燃料电池的标准为：输出密度为40mW/cm2、平均输出功率为14W、最大输出功率为34W、输出电压为12V。目前已经实现了2004年投产时的5个小时的驱动时间目标。
今后，该公司计划通过将笔记本电脑的平均耗电量降至8W，同时将燃料电池的甲醇浓度提高到30%等措施，将驱动时间提高到40小时（相当于工作时间8小时×5日）。关于燃料提供方式，目前，该公司还正在研究注入式及盒式两种方案。
日立发布新型燃料电池
2003年 日立发布新型燃料电池
日立制作所在2003年10月7日～11日于千叶县幕张Messe会展中心举行的日本电子展“CEATEC JAPAN 2003”上，展示了PDA及笔记本电脑终端对应的燃料电池试制品，并做了实际演示。这是该公司在首次在展会上展出燃料电池。
此次试制的燃料电池为直接甲醇型电池。输出功率方面，PDA对应的输出功率为1W、笔记本电脑对应的输出功率为10W左右。其中，PDA对应的燃料电池的外形尺寸为150mm×200mm×15mm左右。存储甲醇的燃料罐容量为40ml。“由于在燃料电池领域起步比其它公司晚，因此我们希望首先减小电池体积。比如，当前的目标是在半年之后将此次展示的PDA对应的燃料电池缩小到一半左右”。
更加奇特的电池
2003年12月10日 日立开发面向便携电子产品的燃料电池盒
日立株式会社与2003年12月10日公布了与东海株式会社（以生产一次打火机为主的厂商）共同开发的面向PDA、笔记本电脑等产品的燃料电池用燃料灌注盒。
甲醇水溶液和空气反应直接发电的直接反应型甲醇燃料电池专用的燃料灌注盒，直径1cm、高5cm左右，可以灌注5cc左右20％浓度的甲醇，测试结果表示可以持续供电6～8小时左右。该灌注盒为了实现燃料电池的高功率、长时间驱动效果，而采用了新型的核心材料，其中电解质隔膜的改良使得作为燃料的甲醇水溶液浓度进一步提升，因此可以用较少容量、更小的电池组件体积来实现燃料补给和持续供电。
由于这种最小燃料电池的尺寸与AA电池相当，可嵌入到PDA中。日立公司的研究人员目标是让这种5cc燃料电池在便携设备上持续使用8小时以上。日立公司的目标是将浓度提升到30%到40%，但这依赖于电解薄膜的性能。
日立开发的由碳水化合物构成的电解薄膜，并在薄膜上生成了纳米级金属催化剂。这种催化剂还可用作电极。由于这种催化剂颗粒容易相互组合，因而日立公司还开发出一种维持金属催化剂纳米级颗粒的技术，可防止颗粒粘合，降低表面积和性能。
日立称将于2005年完成DMFC技术的开发工作。并且今后，日立将根据燃料电池的甲醇供应量、浓度和供给压力等基本数据，对燃料电池进行基本设计和试制。东海则将致力于燃料电池量产的实用设计。
富士通新型燃料电池
2004年1月26日 富士通公布其笔记本专用微型燃料电池的试作产品
2004年1月26日 富士通株式会社研究所发布新型笔记本电脑专用燃料电池试作产品，以30％的高浓度甲醇作为反应燃料，最大输出功率15W，在使用300ml的甲醇溶液时，可驱动该公司笔记本电脑“FMV-BIBLOMG55E”运行8～10个小时。
在原来的直接甲醇燃料电池中，如果供应燃料极的甲醇溶液浓度过高的话，甲醇会不发生反应就直接通过高分子电解质膜，发生“渗透（CrossOver）现象”。因此，目前大都将甲醇溶液的浓度设定在10%左右。富士通研究所此次确认，即使将甲醇溶液浓度提高到30%，也没有发生因渗透现象导致输出功率下降的问题。由于可以利用高浓度甲醇，这样就大大提高了单位重量或单位体积下的能量密度。
为降低渗透现象，富士通研究所改变了高分子电解质膜的材料组成以和电池的电极组件结构。此次使用的高分子电解质膜材料具有芳香族的主链结构。与原来普遍使用的氟化树脂相比，高分子的空间结构有很大区别。“这种材料使高分子电解质膜变得有刚性而且细密。感觉上就和工程塑料一样坚固。而且极性也非常强。对甲醇神偷过高分子电解质膜的防范效果提高了5倍”（富士通研究所）。通过采用这种高分子电解质膜，即便甲醇浓度保持在30%，也没有发生因渗透现象而导致输出功率下降的现象。富士通研究所还表示“感觉还可以继续提高浓度。已经确认可在40%下工作”，但并没有谈及甲醇的利用效率，所以尚不清楚高浓度甲醇的利用效率如何。 为获得这种高分子电解质膜采用的材料，该研究所除与外界厂家及大学进行联合研究外，还在公司内部进行了独自开发。但富士通研究所并没有公布此次采用材料的来源，最终采用哪种材料也没有确定。
在电极结构方面，据说提高了触媒Au的载体碳黑的密度。“提高了电极外包装的密度。结果就使得电极与原来相比变薄了。Au粒子的密度也变大了，物理构造上也有利于防止甲醇分子的通过”（富士通研究所）。为实现这样的高密度化，据说该公司将Au粒子的直径精细到了2～3nm。
富士通研究所目前将甲醇溶液的浓度提高到了30%，但他们的目标是50%。“30%还不行。如果不提高到50%还不算达到目标”（富士通研究所）。实用化的目标定在2005年前后。
富士通研究所在开发的同时，还表达了积极参与推进国内外法律环境的想法，“尽管开发取得了进展，如果不完善法律条款，在应用方面还存在障碍。例如，何时才能将燃料电池带进飞机机舱？所以有必要推进这方面的准备工作”。
甲醇也能做燃料电池？
2004年3月17日 东芝发布笔记本电脑专用的甲醇燃料电池试作产品
东芝在2003年开发成功的燃料电池现在已经有了比较完整的正式产品，并且将在德国汉诺威的CeBIT 2004中展出。
该燃料电池可以实现锂离子电池的5倍供能密度。由于燃料电池中参与直接反应的甲醇在3～6％左右时其发电效率最高，所以在燃料电池内置了特殊的装置，其稀释循环系统可以把反应中产生的水用来稀释高浓度甲醇，可以使其在变为3～6％浓度的时候进行高效率发电。
本次展会上计划展示的燃料电池产品可以配合东芝公司15英寸的笔记本电脑Portege M100工作。
2004年燃料电池开始走向
2004年将是燃料电池开始走向市场的第一年
以甲醇反应为主的燃料电池技术的日趋成熟以及传统锂离子电池的日渐乏力终将导致一场笔记本电脑产业的革命。燃料电池以其优异的各项表现勿庸置疑的压倒性胜利获得了几乎所有人的青睐，甚至于使人们开始憧憬PC有一天可以完全抛弃固定电源而永不断电，笔记本电脑只需要定期更换补充相应的反应燃料——隔段时间给它喝点假酒解解馋就可以不间断的工作了。 在燃料电池的研发和产品化方面，无疑是日本和德国走在世界的前面。尤其是日本，现在已经开始着手制定燃料电池的相关业内标准，各大电子产品厂商纷纷加入以促成燃料电池的全面发展。目前，日立、东芝、NEC、佳能、卡西欧、三洋、夏普、索尼、富士通、Matsushita以及三菱等厂商都已经积极参加进来。在多家厂商的共同努力和你追我赶的技术竞赛的推动下，燃料电池预计将在近两年内逐步实用化和产品化，而有些公司则已经计划在2004年最后一个季度开始进行搭载燃料电池笔记本电脑的发布。随着技术的成熟，燃料电池将渐渐成为主流而锂离子电池将退出历史舞台，但初期的微型燃料电池暂时还是会以备用电池的形式出现，也就是说，用户可以自己选择是否在自己的笔记本电脑上搭载燃料电池。
尽管现在燃料电池居高不下的成本问题还是会束缚其快速发展和普及，但一旦成本的问题和量产技术问题得到解决，恐怕也就没什么可以阻挡新生力量的迅猛成长了。有些公司还表示，如果没有解决其成本的可能的话，恐怕一开始的时候就不会开发这样的产品了。
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