用“水”发电 东芝燃料电池剖析

“水”生电的秘密 目前航嘉、北通等厂家生产出了随身充电器，但这类充电器实际上就是一个中转电池，仍然需要事先充电，然后在手机没有电时，再将自己的电转送给手机的电池。从大多数用户的使用习惯来说，可能会忘记给充电器充电，倒不如直接换块电池来得干脆。

相对而言，东芝这款名为Dynario的燃料电池就要便捷得多，采用直接甲醇燃料电池技术（DMFC），将可随身携带的瓶装甲醇倒入其中，当它与水、空气发生化学反应，就能直接产生电能，这样就能通过USB接口随时随地地给手机的电池充电了。而且这个电池的外形并不大，尺寸为150mm×21mm×74.5mm，和手机一般大小，重量约为280g，随身携带也比较方便。

Dynario通过USB接口为设备充电

东芝燃料电池的研发时间比较早了，但这类产品在目前市场并不多见，究其原因还是因为价格较高（折合人民币约2224元）。不过它却代表着一种新型电池技术的兴起，相信在未来会应用在汽车、通讯、军事、测绘等领域。

燃料控制模块 Dynario看上去是一个小盒子的模样，机身外壳使用了坚固的铝合金材料，不但能防止磕碰摔落，还能防止内部液体溢出。打开后，可以看到里面却是比较复杂，元器件众多，主要分为燃料控制模块、发电模块和外围电路模块等三个部分。在外壳的内侧也有一层加固板以使得电池更加结实。

铝合金外壳和内侧的加固版

在Dynario内部最大的元件要数位于右侧的燃料盒了，甲醇就是从外部的燃料瓶注入其中，大约可以装下14ml甲醇。在一次注入后，如果为功耗为1W的LED灯供电，可持续11小时，发电11Wh。

右侧是存储甲醇的燃料盒

值得一提的是，为了安全起见，虽是塑料制成的燃料瓶，却采用了双重结构，符合IEC（国际电工委员会）的安全性标准，即使经受100kg的冲击力也不会损坏。另外，在特殊形状的瓶嘴和内部设计的作用下，如果插入燃料注入口的方式不正确，燃料就不会流出来。

用特殊的燃料瓶注入甲醇

燃料盒的作用只是存储甲醇，而真正控制燃料流出的是它旁边的发电控制电路板以及燃料泵、燃料阀。由于燃料泵和燃料阀是机械运行，因此在发电控制电路板上有它们的控制IC、8bit MCU、温度传感器、功率电感等元件。

发电控制电路板

燃料泵、燃料阀（右）

可以说，Dynario不应该叫电池，称它为发电机更适合一些，毕竟其中包含了燃料泵的机械运动。另外，燃料阀与燃料泵以及其他部件相比，显得比较厚，应该是东芝还未来得及开发出薄型产品，这对于Dynario的整体厚度影响较大。

发电模块 Dynario的关键部分就是中间的两个发电模块，分别反向覆盖在发电控制电路板的上下两侧。每个发电模块由4片81mm×9mm的MEA（膜电极复合体）和两片集电体组成，安放在格子状的不锈钢板和塑料燃料供给板之间。因为不锈钢板与燃料供给板是用铆钉固定的，所以必须强行打开才能看到其中的MEA。

发电模块安放不锈钢板下

当燃料阀开起后，甲醇从燃料盒流入燃料供给板，在燃料泵的压力作用下漫布至所有MEA。然后MEA进行化学反应生成电子，从而产生电流。而化学反应需要的空气就从格子状不锈钢板一侧的进气口进入。

发电模块由4片MEA和两片集电体组成

MEA的表面积大小决定了Dynario发电的电压和功率，因此使用的MEA数量是越多越好。但是作为便携设备而言，充电设备的小型化和薄型化也同样要求较高，同时由此而来的发热问题也桎梏着输出功率，因此在Dynario内部需要很费心思的设计。

外围输入电路 位于Dynario下部还有两块细长的电路板，分别负责电源开关和输入输出接口部分，它们借助连接器互相连接。其中电源开关电路板上有接受发电模块供电的接口。板载东芝内置闪存型8bit MCU，进行智能开关控制。还有一颗三洋LE25FW203A 2Mbit闪存，用于记录充电时间和温度变化。

电源开关电路板的正反面

而输入输出接口电路板上除了有为外部设备充电的USB接口之外，还有向发电模块供电的作用。这是因为在Dynario启动的时候，需要首先向发电模块供电，所以还配备了一颗三洋的660mAh锂离子充电电池，连接在输入输出接口电路板上。它在从启动到电力平稳之间时段，为发电模块电路提供驱动电力。

输入输出接口电路板

在Dynario仍然有锂电池存在，它的作用就和汽车的电瓶一样，在开车前为发动机的点火电路供电，而在汽车行驶时又通过发动机运转来充电，这样就可以保证Dynario一直处于不断电的状态下。

编辑观点：新型电池技术改变生活 为了响应移动产品快速扩大的需求，迫切需要打破传统电池范畴，来获得一种新的电力供给方式，而Dynario就为我们带来了一种新的产品模式。如何制造能量更大、充电方式更方便、成本更低廉、使用更安全的电池一直都是关键的技术难题，要解决这些难题还需要不断研究和试验。目前很多机构、公司都在研究新的燃料电池技术，相信这些技术将使新型电池得以广泛地使用。在手机、平板电脑以及汽车等载体的主导下，这一发展趋势将不断加快。