日本九州大學(xué)開(kāi)發(fā)300℃穩(wěn)定運(yùn)行新型固體氧化物燃料電池

近日，自然?材料期刊刊登了一項(xiàng)由日本九州大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)完成的重要成果，他們成功開(kāi)發(fā)出一種能夠在300℃中溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行的新型固體氧化物燃料電池。這一技術(shù)突破有望推動(dòng)低溫、低成本燃料電池的發(fā)展，并加速其商業(yè)化應(yīng)用。

固體氧化物燃料電池因具備高效能和較長(zhǎng)使用壽命而受到廣泛關(guān)注，但傳統(tǒng)的運(yùn)行方式需要高達(dá)700～800℃的高溫環(huán)境，導(dǎo)致必須采用價(jià)格高昂的耐熱材料，從而限制了其廣泛應(yīng)用。

此次研究中，研究人員選用了含有額外鈧元素的 BaSnO? 和 BaTiO? 作為新型電解質(zhì)材料。在這一結(jié)構(gòu)中，鈧原子不再是被動(dòng)存在，而是形成了連續(xù)的 ScO? 鏈，這種特殊排列被形象地稱為“鈧超級(jí)高速公路”，為質(zhì)子提供了幾乎無(wú)阻力的傳輸路徑。

相比傳統(tǒng)電解質(zhì)需要在700～800℃才能達(dá)到的質(zhì)子電導(dǎo)率，新結(jié)構(gòu)結(jié)合陶瓷晶格自身的“彈性”特性，在300℃條件下即可實(shí)現(xiàn)高效的質(zhì)子傳輸。運(yùn)行溫度的大幅下降，意味著不再需要昂貴的高溫連接件、密封材料和厚重的隔熱裝置，從而顯著降低設(shè)備初期投入和后續(xù)維護(hù)成本。

這項(xiàng)成果為長(zhǎng)期以來(lái)困擾行業(yè)的高溫運(yùn)行難題提供了有效解決方案，打開(kāi)了通往大規(guī)模應(yīng)用的大門。然而，目前鈧?cè)詫儆谙∮薪饘伲袌?chǎng)供應(yīng)有限且價(jià)格較高，如何實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定供應(yīng)并控制整體制造成本，仍是未來(lái)需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。