减少电子废物！西北大学开发出新型燃料电池 从微生物污垢中获取能量

瞻观前沿

最近，西北大学领导的研究小组开发了一种新型燃料电池，可以从生活在污垢中的微生物中获取能量。这种完全由土壤驱动的技术有望为电池提供一种可持续、可再生的替代品，从而减少对有毒、易燃化学物质的依赖，减少供应链冲突，并解决电子废物问题。

为了测试新型燃料电池的性能，研究人员将其用于测量土壤湿度和检测触摸的传感器，这种功能对于跟踪路过的动物可能具有很大的潜在价值。为了实现无线通信，研究人员还为土壤供电传感器配备了微型天线，通过反射现有的射频信号将数据传输到邻近的设备。这种燃料电池不仅可以在潮湿和干燥条件下工作，而且其功率也比同类技术高出 120%。

该项研究成果已于1 月 12 日发表在《ACM 互动、移动、可穿戴和无处不在技术会议录》上。

领导这项工作的西北大学校友 Bill Yen 表示：如果我们想象未来有数万亿个这样的设备，我们就不可能用对环境有害的锂、重金属和毒素来建造每一个设备。我们需要找到可以提供少量能源的替代品来为去中心化的设备提供动力。这项技术有望在未来为各种设备网络提供可持续的能源解决方案。

实验室中的清洁燃料电池。图片来源：Bill Yen/西北大学

技术价值观察

燃料电池(FuelCell)是一种电化学的发电装置，它能直接将燃料(如氢气、各种富含氢的气体，如重整气和甲醇等)和氧化剂(净化空气、氧气和一些液体，如过氧化氢和硝酸的水溶液等)的化学能通过电极反应转化为电能。

燃料电池产业链主要由上游氢气供应及零部件、中游集成以及下游应用端组成，产业链较长，参与方众多。具体来看，上游主要是氢气的制备、储运、加注以及膜电极、双极板、燃料电池BOP等零部件生产制造行业;中游为燃料电池系统集成行业;下游各大应用领域包含交通运输中的乘用车、商用车，固定发电中的家用或者电站用发电机及便携式电源等。

这种完全由土壤驱动的技术大约有一本标准平装书的大小，可以为精准农业和绿色基础设施中使用的地下传感器提供燃料。目前，该项技术处于燃料电池产业链中游环节。

宏观市场观察

广东燃料电池行业竞争力较强

根据燃料电池产业链建设情况、技术实力、燃料电池汽车推广情况及加氢站建设情况综合来看，广东燃料电池行业竞争力最强，其次是北京和上海。

PEMFC主要应用于交通运输 发展潜力大

根据电解质的种类不同，燃料电池可分为碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)五大类。

根据E4tech披露的信息，在燃料电池细分产品中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)广泛应用于交通运输、便携式、固定式等领域，因其是目前交通运输领域应用的唯一类型，而在各细分产品中占比最大。

燃料电池成本结构分析 电堆占比高

从成本来看，燃料电池系统中最核心的部分是燃料电池电堆，其成本占比接近50%。在燃料电池电堆里面，催化剂占据非常重要的位置，成本比重超50%。燃料电池电堆催化剂主要为铂金属，且国内用量远远高于国外，成本高昂，成为制约燃料电池发展的巨大瓶颈;其次是双极板，成本占比超20%。

中国燃料电池技术赛道热力图

根据产业热力图显示，目前燃料电池关键技术强相关的城市集群主要集中在华北、华中和长三角地区，尤其是安徽省省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于燃料电池研发，成为潜在的燃料电池技术发展中心。根据热力图的分布，长三角地区有极大的可能性成为燃料电池技术的先导区域。重点关注安徽省合肥市庐阳区、湖北省武汉市江夏区、上海市嘉定区等地的相关企业，以及这些地方对燃料电池产业发展的投资环境和潜力市场。

经济学人APP资讯组

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标签： 燃料电池 技术 成本 随笔