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燃料電池的挑戰與發展空間

2026-04-11 15:10:166266

　　固體氧化物燃料電池(solidoxidefuelcells，SOFCs)是複雜的電化學能源轉換設備，相比於傳統的火力發電係統，具有高轉換效率、低排放、零噪音的優勢。來自斯德哥爾摩瑞典皇家工學院能源技術係的黃秋安在漢斯《可持續能源》學術期刊上發表的文章表示，作為21世紀世界範圍內大力發展和推廣的燃料電池技術，通過電化學反應過程使化石類燃料中的化學能直接轉化為電能，可大大降低汙染；同時，由於能量轉換不受卡諾循環限製，能量利用效率也得以大大提高，可達40%~80%。

　　縱觀100多年的SOFCs發(fa)展(zhan)史(shi)，一(yi)係(xi)列(lie)的(de)挑(tiao)戰(zhan)仍(reng)阻(zu)礙(ai)著(zhe)其(qi)商(shang)業(ye)化(hua)進(jin)程(cheng)，如(ru)高(gao)成(cheng)本(ben)和(he)低(di)穩(wen)定(ding)性(xing)，上(shang)述(shu)挑(tiao)戰(zhan)主(zhu)要(yao)歸(gui)咎(jiu)於(yu)離(li)子(zi)電(dian)導(dao)率(lv)和(he)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de)高(gao)溫(wen)運(yun)行(xing)條(tiao)件(jian)。傳(chuan)統(tong)的(de)陰(yin)極(ji)、電解質和陽極三部件結構SOFCs主要從降低電解質厚度和提高電極催化活性入手，至今，所取得的關鍵技術發展和科學突破仍不夠。　　基於被困於材料和固有的三明治結構，我們的研究從這方麵取得突破，產生單部件無電解質燃料電池的革命。2010年，單部件無電解質燃料電池（EFFC）在瑞典皇家工學院的發明和研製成功，為燃料電池和SOFCs開創了一個嶄新的方向，為燃料電池的商業化提供了全新契機。NatureNanotechnology選其為2011年研究亮點，“Threeinone”編輯文章報道。NANOCOFC和無電解質燃料電池的科學和技術具有重大的科學前瞻性和科學研究價值，並顯示了重大的商業和市場前景。　　首shou先xian是shi納na米mi複fu合he結jie構gou材cai料liao的de使shi用yong，突tu破po了le離li子zi在zai電dian解jie質zhi本ben體ti傳chuan導dao的de定ding勢shi，構gou建jian了le離li子zi傳chuan導dao在zai本ben體ti和he表biao麵mian傳chuan導dao的de複fu合he納na米mi多duo孔kong超chao離li子zi傳chuan導dao材cai料liao，然ran後hou是shi單dan部bu件jian實shi現xian了le傳chuan統tong的de三san明ming治zhi結jie構gou的de發fa電dian功gong能neng。　　高效率、零/低(di)排(pai)放(fang)和(he)低(di)噪(zao)音(yin)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)早(zao)日(ri)投(tou)入(ru)大(da)規(gui)模(mo)商(shang)業(ye)化(hua)應(ying)用(yong)，不(bu)僅(jin)是(shi)能(neng)源(yuan)危(wei)機(ji)的(de)需(xu)求(qiu)，更(geng)是(shi)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)的(de)迫(po)切(qie)願(yuan)望(wang)，這(zhe)些(xie)需(xu)求(qiu)和(he)願(yuan)望(wang)呼(hu)喚(huan)新(xin)科(ke)學(xue)和(he)新(xin)能(neng)源(yuan)技(ji)術(shu)，期(qi)盼(pan)其(qi)在(zai)二(er)十(shi)一(yi)世(shi)紀(ji)的(de)能(neng)源(yuan)和(he)環(huan)境(jing)危(wei)機(ji)中(zhong)脫(tuo)穎(ying)而(er)出(chu)。而(er)集(ji)納(na)米(mi)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)與(yu)超(chao)離(li)子(zi)傳(chuan)導(dao)和(he)催(cui)化(hua)於(yu)一(yi)身(shen)的(de)EFFC的研製成功，具有在新一輪的新能源競爭中勝出的巨大潛力，其最終的估算成本為100$/kW，而350℃~600℃低溫運行條件，也為其長效穩定性提供了堅實的基礎。