高性能質子陶瓷燃料電池研究獲進展
時間:2022-08-24 10:51來源:中國科學報 作者:朱漢斌
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當期期刊封面。
近日，廣州大學黃埔氫能源創新中心教授葉思宇團隊等，基于質子陶瓷燃料電池（PCFC）最新發展，指出了質子傳導對于構建高性能質子陶瓷燃料電池陰極材料的重要性。相關論述以封面論文形式發表于《先進能源材料》。
氫能的高效利用，有助于雙碳目標的有效實現。燃料電池作為直接使用氫能發電而不產生任何的器件備受青睞。目前，常見的燃料電池按照工作溫度可分為低溫質子交換膜燃料電池和高溫固體氧化物燃料電池。
然而，這兩類燃料電池均存在短板。由于工作溫度較低，低溫質子交換膜燃料電池通常需要使用大量貴金屬催化劑；高溫固體氧化物燃料電池工作溫度較高，不需要使用貴金屬催化劑，但其壽命受到嚴重制約。可在中溫區域（400攝氏度到700攝氏度）工作的質子陶瓷燃料電池既不需要貴金屬催化劑，又可實現較高的能量轉換效率（熱電聯供等）和長壽命，因此近年來備受矚目。
與低溫質子交換膜燃料電池和高溫固體氧化物燃料電池不同，質子陶瓷燃料電池陰極三相界面的構筑需要同時實現質子、氧離子和電子的傳導。早期氧離子/電子傳導型氧化物被用作質子陶瓷燃料電池陰極材料，但由于其不能實現質子傳導，很快便被淘汰。隨后的陰極材料研究主要集中在如何實現并不斷提高質子傳導能力。
在該研究中，研究人員揭示了質子傳導在質子陶瓷燃料電池陰極材料中的重要性，強調了質子/氧離子/電子傳導型氧化物的重要意義。此外，該研究系統比較和分析了陰極材料在實際質子陶瓷燃料電池器件中的電化學性能，并提出了質子陶瓷燃料電池及其陰極關鍵材料面臨的挑戰，以及將“大數據+AI技術”應用至質子陶瓷燃料電池及其關鍵材料開發的愿景。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202201882
(責任編輯：子蕊)
文章標簽：
燃料電池
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