植物葉片啟發燃料電池革新 效能提升30%

氫燃料電池能將氫氣與氧氣轉化為電力、熱能與水，由於整個過程不會產生任何碳排放，被視為對抗氣候變遷的關鍵綠能技術。然而，這項技術在大規模應用上仍面臨瓶頸，例如長途電動卡車供電或偏遠地區替代柴油發電機等。

現有燃料電池的發電量已達上限，主因是其內部結構無法有效處理反應過程產生的水分。多倫多大學機械與工業工程系的研究團隊從自然界獲取靈感，重新設計電池內部的「流場」導水通道，相關成果已發表於《應用能源》期刊。

博士研究生艾瑞克·查德威克採用「仿生學」概念，他表示：「與其從零開始設計，不如向演化數百萬年的生物取經。」研究團隊特別關注單向導水機制，從蜥蜴皮膚與特定植物葉片獲得啟發。

「棲息在乾旱環境的蜥蜴，其鱗片結構能凝結空氣中的水分並導向眼睛與口腔。」查德威克解釋：「某些植物的葉脈也會將水分引導至葉尖滴落，讓根部重新吸收。」團隊將這些自然結構融入新型電池的導水通道設計。

透過薩斯喀徹溫大學的加拿大光源設施，研究團隊發現新設計使電池峰值功率密度提升30%。創新的導水結構不僅能均勻分佈水分，避免積水問題，更讓反應物（氧氣與氫氣）的分佈更均衡，大幅提升白金催化劑的使用效率。

高能X光造影技術讓研究人員能即時觀察電池運作時的內部狀況。查德威克指出：「我們能精確掌握水分流向與殘留量，新設計成功解決舊款電池水分分佈不均的問題。」

下一步，團隊將建造更大尺寸的電池進行測試，並透過電腦模擬最佳化系統設計。查德威克強調：「這些源自自然的設計仍有改進空間，電腦模擬將是推動技術發展的重要工具。」

「最令人振奮的是，我們直接向大自然取經的設計，最終能幫助減輕人類對自然的衝擊。」這項研究完美展現了仿生科技的永續價值。

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