质子陶瓷燃料电池具有出色的功率密度和稳定性 2016-10-11 04:11:05

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PBSCF / BZCYYb4411 /金属陶瓷阳极燃料电池的扫描电子显微镜图像

由西北大学教授和燃料电池先驱Sossina Haile领导的一个研究小组创造了一种新的燃料电池,在最佳温度下提供卓越的功率密度和长期稳定性,这一发现提高了将燃料电池纳入可持续能源未来的可行性

“多年来,工业界告诉我们,圣杯让燃料电池在500摄氏度下工作并具有高功率密度,这意味着更长的寿命和更便宜的元件,”Haile,Walter P. Murphy材料教授说

西北麦考密克工程学院的科学与工程和应用物理学教授

“通过这项研究,我们现在可以设想制造具有成本效益的燃料电池和改变能源格局的途径

”这项名为“质子陶瓷燃料电池中间温度的卓越功率密度和稳定性”的研究于今天发布,2月12在Nature Energy杂志上

Haile实验室的博士后人员Sihyuk Choi担任该论文的第一作者

尽管最近的研究证明了某些质子陶瓷燃料电池具有环境可持续性和成本效益的发电潜力,但这些电池的高电解质电导率未能产生预期的功率输出

“虽然众所周知,一些电解质在500摄氏度时具有高导电性,但不知何时电极在整个燃料电池中运行不良,”Haile说

Haile领导的团队通过将高活性阴极 - 双钙钛矿阴极PBSCF - 与新的物质组合物(一种标记为BZCYYb4411的化学稳定电解质)相结合,克服了这一持久性挑战,在高度珍贵的中间体中产生出色的功率密度和稳定性温度制度

这种新型电解质允许离子快速移动,与许多以前的电解质不同,即使操作数百小时也能保持稳定

“我们通过更换电极,改善电解质以及在两种材料之间建立良好的接触和沟通来同时解决多个问题,”领导该概念发展的Haile指导实验设计并监督研究

经过多年科学家追逐500摄氏度的高功率运行 - “商业化的最佳点”,海尔称之为 - 研究人员的发现为降低燃料电池成本和更可持续的能源迈出了重要一步

“由于必要的辅助成分,高温转化为更高的效率,但成本也更高,”美国化学家化学先驱奖的过去获得者Haile说

“在这里,我们展示了实现燃料电池产生清洁电力潜力的明确途径

”海尔表示,下一个挑战是开发可扩展的制造路线

目前,获得电极和电解质之间的良好接触需要昂贵的加工步骤

为了加强商业化的努力,Haile和她的团队就如何以更具成本效益的方式解决这个问题提出了自己的想法

海尔的团队还将调查使燃料电池可逆,这将把电能转移回氢气,以便放置在电网备用上

“想想我们现在的位置以及我们可以走到哪里都很令人兴奋,”海尔说

出版物:Sihyuk Choi等人,“质子陶瓷燃料电池在中等温度下的特殊功率密度和稳定性”,Nature Energy(2018)doi:10.1038 / s41560-017-0085-9资料来源:Daniel P. Smith,西北大学