鉅大LARGE | 點擊量：944次 | 2021年12月13日
研究發(fā)現(xiàn)六方鈣鈦礦可使陶瓷燃料動力電池性能更穩(wěn)定
阿伯丁大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的化合物家族，可以革新燃料電池技術(shù)并幫助減少全球碳排放量。
發(fā)現(xiàn)這些化合物可謂“大海撈針”，它們被統(tǒng)稱為六角鈣鈦礦（hexagonalperovskite），可能是釋放陶瓷燃料電池潛力的關(guān)鍵。
陶瓷燃料電池是一種高效率的電池，可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。如果采用氫氣作為能源，此種電池的排放會非常低，成為化石燃料的清潔替代能源。陶瓷燃料電池的另一個優(yōu)點是，可以采用甲烷等碳氫化合物燃料，意味著其可以作為一種“過渡性”技術(shù)，從使用氫碳化合物轉(zhuǎn)而使用更加清潔的能源。
在所有的燃料電池中，陶瓷燃料電池的工作溫度最高，屬于高溫燃料電池。近些年來，分布式電站由于其成本低、可維護性高等優(yōu)點已經(jīng)漸漸成為世界能源供應(yīng)的重要組成部分。由于陶瓷燃料電池發(fā)電的排氣有很高的溫度，具有較高的利用價值，可以提供天然氣重整所需熱量，也可以用來生產(chǎn)蒸汽，更可以和燃氣輪機組成聯(lián)合循環(huán)，非常適用于分布式發(fā)電。燃料電池和燃氣輪機、蒸汽輪機等組成的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)不但具有較高的發(fā)電效率，同時也具有低污染的環(huán)境效益。
此種電池可用于為汽車和家庭提供動力，但是在高溫下運行導(dǎo)致其使用壽命短。降低工作溫度對于確保陶瓷燃料電池具備長壽命、穩(wěn)定性、安全性和低成本至關(guān)重要。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
碳氫化合物
阿伯丁大學(xué)的科學(xué)家們多年來一直在研究可能克服這些問題的新化合物的潛力，并且發(fā)現(xiàn)了一種新化合物-在較低溫度下具有高電導(dǎo)率-是一項重大突破。
他們的研究結(jié)果發(fā)表在論文“無序六角形鈣鈦礦中的高氧化物離子和質(zhì)子傳導(dǎo)性”中，該論文發(fā)表在《自然材料》雜志上。阿伯丁大學(xué)化學(xué)系主任阿比·麥克勞克林（AbbieMcLaughlin）教授主持了這項研究。
她解釋說：“陶瓷燃料電池效率很高，但問題是它們必須在800°C以上的高溫下工作。因此，它們的壽命很短，并且使用昂貴的組件。
“多年來，我們一直在相對未開發(fā)的六角形鈣鈦礦家族中尋找可以克服這些問題的化合物，但是需要一些特定的化學(xué)特征，很難將它們結(jié)合在一起。例如，您需要一種化合物幾乎沒有電子傳導(dǎo)性，在燃料電池的氫氣和氧氣環(huán)境中都穩(wěn)定。
“我們發(fā)現(xiàn)的是質(zhì)子和氧化物離子雙導(dǎo)體，它將在較低的溫度（約500°C）下成功運行，從而解決了這些問題。您可以說，我們真正做到了大海撈針。這也許可以發(fā)揮這項技術(shù)的全部潛力?！?/p>
早前已經(jīng)有韓國科學(xué)家研發(fā)出了一種性能和可伸縮性大大提高的質(zhì)子陶瓷燃料電池，有助促進下一代有利于生態(tài)的發(fā)電系統(tǒng)的商業(yè)化。
研究人員說，通過在結(jié)構(gòu)和成分均一的陽極支撐體上對一種質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)進行陽極輔助的增稠，他們制作出了已知性能最佳的質(zhì)子陶瓷燃料電池。
