電子產(chǎn)品的小型化導(dǎo)致便攜式設(shè)備的全球市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)。相應(yīng)地，有必要開(kāi)發(fā)更小、更輕的電源來(lái)操作這些設(shè)備。特別是，人們對(duì)在電源本身中實(shí)現(xiàn)靈活性越來(lái)越感興趣，這對(duì)于可穿戴設(shè)備和卷起設(shè)備的潛在應(yīng)用非常有用。

燃料電池與傳統(tǒng)電池相比具有許多優(yōu)勢(shì)，例如具有更高的能量密度和更少的環(huán)境影響。到目前為止，使用傳統(tǒng)方法制造體積小、重量輕且能夠進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC)一直是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。PEMFCs由端板、雙極板、墊片、膜電極組件（MEA）等組件組成，其中端板和雙極板占總重量的80%。這些板很重、很硬，不可避免地覆蓋了很大的體積，這增加了系統(tǒng)的重量。這意味著簡(jiǎn)化和重塑這些組件將大大減輕重量，此外還為開(kāi)發(fā)靈活的PEMFC鋪平了道路。

在SUNGYung-Eun教授的帶領(lǐng)下，韓國(guó)首爾基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)納米粒子研究中心的研究人員報(bào)告了一種輕便靈活的被動(dòng)吸氣式PEMFC的開(kāi)發(fā)。這些被稱(chēng)為管狀PEMFC(t-PEMFC)的新型燃料電池不僅重量輕、外形小巧，而且設(shè)計(jì)靈活。

t-PEMFC的基本單元為圓錐形。新的錐形設(shè)計(jì)允許簡(jiǎn)化部件并通過(guò)允許部件像紙杯一樣卷起來(lái)和堆疊來(lái)促進(jìn)更容易的組裝。這大大減少了組裝所需的零件數(shù)量，例如夾具和螺栓，以及拆除傳統(tǒng)燃料電池中使用的笨重端板。由于管子內(nèi)部本身可以用作通道，因此也不需要流場(chǎng)板。此外，雙極板由于由不銹鋼網(wǎng)構(gòu)成，重量輕且緊湊。結(jié)果，除膜電極組件之外的部件的總重量減少到小于60％。

新型燃料電池的另一個(gè)關(guān)鍵特征是其基于折紙?jiān)淼撵`活3D結(jié)構(gòu)。錐形反桁架設(shè)計(jì)使PEMFC可以輕松折疊和彎曲。折疊可以將體積減少近50%，并且可以彎曲90度。確認(rèn)折疊后性能幾乎沒(méi)有下降，即使電池彎曲90度，也能保持高達(dá)90%的初始性能。

最后，還可以通過(guò)串聯(lián)多個(gè)t-PEMFC模塊來(lái)增加這些燃料電池的總功率輸出?？梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單地將管狀部件一個(gè)接一個(gè)地插入來(lái)連接各個(gè)單元。兩個(gè)電池串聯(lián)的燃料電池體積為0.565cm3，重量輕，重量為0.22g，非常緊湊。當(dāng)使用加濕H2作為燃料源時(shí)，兩節(jié)電池組能夠?qū)崿F(xiàn)198mW的功率輸出性能和897.7W·kg-1比功率密度。極化曲線測(cè)量表明，即使在超過(guò)100次循環(huán)后，電池仍保持相同的性能。使用液態(tài)甲醇作為燃料也可以使電池穩(wěn)定運(yùn)行。

相信IBS團(tuán)隊(duì)的全新創(chuàng)新設(shè)計(jì)將顯著推進(jìn)燃料電池領(lǐng)域的發(fā)展。預(yù)計(jì)柔性t-PEMFC在需要機(jī)械運(yùn)動(dòng)的設(shè)備中可以有廣泛的應(yīng)用，例如無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、電線和需要移動(dòng)性的小型管道。預(yù)計(jì)該技術(shù)還可應(yīng)用于基于聚合物膜電極的電化學(xué)裝置，用于各種工藝，包括水電解和CO2轉(zhuǎn)化。