【jinnianhui科技消息】近日,日本九州大学的一项研究解决了燃料电池领域的重大难题,其开发的固体氧化物燃料电池在300摄氏度下也能高效运行。

氢能是被人们寄予厚望的气候友好型能源——但其背后的技术至今仍常因成本高昂且复杂而受限。这项技术的难点在于高运行温度:为了将氢气转化为电和水,这些电池通常需要在700℃到800℃之间运行。这导致材料成本飙升,并阻碍了其在日常应用中的普及。
如今,日本九州大学的一个研究团队取得了一项突破,可能克服这一障碍。他们开发了一种固体氧化物燃料电池(SOFC),在300℃就能高效运行。该研究负责人称,300℃下,电池的材料成本将显著降低。
而成功的关键在于重新设计的电解质层。这种陶瓷层能够通过晶格传导带正电的氢离子(质子),从而参与发电过程。通常情况下,这一过程需要高温才能使质子运动。然而,研究团队通过有针对性地使用化学添加剂(即掺杂剂),并结合适配的氧化物晶体,成功地在较低的温度下实现了质子的传导。
经过广泛的测试,研究人员将重点放在了两种材料上:钡锡酸盐(Bariumstannat)和钛酸钡(Bariumtitanat)。这两种材料都掺入了钪元素。研究发现,钪原子与氧原子形成了一条“宽且振动温和的分子高速公路”,质子可以在这上面以极低的能量障碍迁移。此外,这两种材料比传统的电解质更柔软,更容易吸收掺杂剂。
尽管300℃与室温相比仍然很高,但这项研究仍被视为重要进展。它不仅能降低运营成本,还可能为固体氧化物燃料电池的更广泛应用铺平道路——从工业应用到未来的家用电器。
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