几年之前，包括东芝和NEC在内的一些日本公司宣称，他们将推出可供手机、笔记本电脑和音乐播放器使用的微型燃料电池。这种电池在需要充电时，只需往里加点酒精就行了，消费者似乎可以从此摆脱充电器的束缚，干电池时代也似乎就此宣告结束。

　　然而，此后则是一片寂静。直到今天，他们鼓吹的燃料电池在市场上也难觅其踪，究竟哪里出了问题？

　　第一张大饼不好烙

　　其实这些公司也是有苦难言。他们没料到，小小的燃料电池竟然是个“难产儿”。

　　研究人员发现，电池内部的物质对于温度和湿度太敏感，而且容易产生一氧化碳这种有害气体。他们制造出的便携式燃料电池的最佳性能，也仅仅勉强和他们宣称要取代的锂电池相当，不具有市场竞争力。

　　目前，正在研制开发的燃料电池主要有两种：质子交换膜型(PEM)和固体氧化物型。两者都能使燃料和空气沿相反方向透过一层特殊的薄膜。

　　PEM的交换膜上涂有一层催化剂，这种催化剂能够将燃料(通常是氢原子)的电子夺走，氢原子于是成为带正电荷的氢离子，它可以透过薄膜，与另一侧来自空气中的氧结合形成水。被夺走的电荷则急于和氢离子复合，不停地向外迁移，这个过程连续下来就形成了电流。

　　实际上，PEM电池从上世纪60年代就已经开始使用，它可以在170℃下工作，这是一个还可以接受的温度。但PEM电池有一个致命弱点：它需要纯氢来产生电子，目前还没有人能找到一个经济可行的方法来做到这一点。这迫使许多开发PEM电池的厂商把目光转向甲醇。比较而言，甲醇当然是价廉易得，但它含能量较低，是一个弱的能量来源。

　　固体氧化物型的工作原理则恰好相反。空气中的氧原子渗透到膜的另一侧，和被夺走电子的氢原子及一氧化碳结合，形成水和二氧化碳。因为要在1370℃这样的高温下工作，固体氧化物电池一度被开发者放弃。但它可以使用密度更高的碳氢化合物(如丁烷)作燃料，因而能提供远高于PEM电池的动力。在液态下，丁烷的能量密度是7.4千瓦时/升，而甲醇只有4.4千瓦时/升，锂电池通常只能提供0.3千瓦时的电量。

　　MIT三精英联手再战

　　美国马萨诸塞州的理利普申公司最近宣布，他们制造出一种火柴盒大小的燃料电池，可以供笔记本电脑使用几天。这种燃料电池采用的是固体氧化物设计，以丁烷为燃料。

　　理利普申(Lilliputian，意思为小人儿)公司成立不过4年，公司的两位创始人撒穆尔•斯凯威兹和阿列克斯•弗远兹都来自麻省理工学院(MIT)。在上世纪90年代，他们曾经在MIT做过用顶针大小的反应器蚀刻硅晶元的实验，不过那只是纯理论性的研究。后来他们意识到，可以利用类似的微机械技术来建立微小的“转化器”，从酒精中分离出纯氢供燃料电池使用。于是他们离开MIT，创建了理利普申公司。

　　肯尼思•拉扎勒斯则是一位在MIT受训过的航空学工程师，他把自己的公司以3500万美元的价格卖掉后一直再想找点事干。2003年底，拉扎勒斯遇见了斯凯威兹和弗远兹，当时这哥儿俩正在只有一个房间的实验室里埋头苦干，他们对拉扎勒斯把热门技术变成商业产品的本领极为佩服，力邀他担任理利普申的CEO。

　　三位来自MIT的精英一起开始研究微型PEM燃料电池，很快就遇到了现在仍困扰日本同行的难题：以酒精为燃料的电池不能产生足够的电量，因此难以和锂电池竞争。于是，他们决定在固体氧化物电池上下功夫。他们面临的最大挑战之一就是如何将陶瓷电解质和硅晶整合在一起，因为当受热时，陶瓷的膨胀速度是硅的4倍。他们是如何解决这个难题的？这当然是商业秘密。不过他们承认使用了一个网状断裂结构来吸收压力，与人行道上一块块地砖之间的膨胀连接很相似。

　　另一个要克服的难题是，在一个微小的空间内如何保持巨大的热量？部分热量是有用的，它可以把丁烷分解成氢和一氧化碳，从而使电池中的反应持续进行。为此，他们设计了一个真空罩，装在整个装置的上部，就像玻璃球包裹着钨丝的电灯泡一样。

　　由于采用了独特的设计，电池摸上去才刚刚温热。拉扎勒斯说：“如果要想在电池行业的竞争中胜出，你必须在电池的能量密度上击败对手，而丁烷是已知的能量密度最高的燃料之一。而我们的电池克敌致胜的另一个法宝是把热量保存在里面，这简直是个设计上的奇迹。”

　　争雄市场看实力

　　在几年前就嚷嚷着要推出燃料电池的工业巨头最近又在发誓说，他们的电池就要大规模投产了。2005年，东芝公司展出了用于音乐播放器和其它设备的甲醇燃料电池，他们计划在明年推向市场。机械技术公司已经重新聘用吉列公司来开发甲醇燃料盒，并与三星公司达成协议来制造样机，希望在2008年就能推到市场上销售。

　　对此，理利普申公司早已成竹在胸。他们的燃料电池已经获得了国际民航组织和联合国危险材料运输管理部门的批准，今年年底可望获得美国运输部的批准。打火机一直被禁止带上飞机，因为燃料丁烷和打火石是在一个装置内。而理利普申的电池里的丁烷几乎不可能被点燃，除非你将电池砸碎，同时点燃一根火柴。

　　拉扎勒斯估计，他们公司的第一个产品将是专供笔记本电脑和智能手机使用的便携式充电电池，2美元一罐的丁烷燃料可以“充电”25次。虽然还没有宣称和哪个制造商达成大规模生产的协议，但拉扎勒斯对此非常乐观，因为迄今为止，他已经从阿特拉斯、美国硅谷顶级风险投资公司及其它风险投资基金那里筹集了4000万美元。他们还有另一个优势，制造他们的燃料电池所需要的是已经具有20年历史的半导体制造设备，这些设备在亚洲各地都有。

　　今天，纳米技术飞速发展，我们没有理由怀疑，将来有一天燃料电池会变得像跳蚤一样大小，依靠这种电池供电的可注射传感器及各种微型医疗器械将出现在我们的生活中。

　　图为燃料电池芯片的内部构造。电池的能量来源———丁烷在燃料处理器中被转化成氢和一氧化碳，它们沿着在硅晶上蚀刻出的微管进入燃料电池阵列。在每一个阵列单元里，催化剂夺走燃料的电子，而空气中的氧则透过电解质薄膜带来补充电子，于是产生电流，副产物是水和二氧化碳。