下一代燃料電池引領清潔能源未來

據國外網站報道：燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)是(shi)一(yi)種(zhong)非(fei)常(chang)高(gao)效(xiao)，僅(jin)需(xu)要(yao)消(xiao)耗(hao)少(shao)量(liang)水(shui)便(bian)可(ke)實(shi)現(xian)零(ling)排(pai)放(fang)的(de)新(xin)能(neng)源(yuan)選(xuan)擇(ze)。燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)優(you)異(yi)的(de)可(ke)擴(kuo)展(zhan)性(xing)和(he)靜(jing)謐(mi)性(xing)
，使(shi)它(ta)們(men)能(neng)夠(gou)完(wan)美(mei)地(di)應(ying)用(yong)到(dao)大(da)型(xing)中(zhong)心(xin)電(dian)站(zhan)或(huo)局(ju)部(bu)微(wei)電(dian)網(wang)中(zhong)。燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)來(lai)自(zi)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)的(de)氫(qing)氣(qi)，這(zhe)個(ge)固(gu)有(you)特(te)性(xing)使(shi)它(ta)們(men)特(te)別(bie)適(shi)合(he)解(jie)決(jue)由(you)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)發(fa)電(dian)引(yin)發(fa)的(de)環(huan)境(jing)問(wen)題(ti)。

固體氧化物燃料電池（SOFC）是國家能源技術實驗室（NETL）的關鍵技術之一，NETL是17個美國能源部國家實驗室中唯一一個致力於化石能源研究的實驗室。

NETLdeyanjiutebiekaochaleranliaodianchizaishangwanxiaoshiyunxingguochengzhongdejinmiouheyanbianguocheng。yanjiurenyuanzhengzaiquanmianzuhesuoxujibenjishuzhishilaijianzhaouheshuaituixianxiang。zhexiexinxiduiyudafutishengtaocigongchengnengli，bingjiangdadajiakuaixiayidaixianjinSOFC材料和結構的上市時間。

NETL的研究在SOFCshangyehuakaifahejishuchuangxinfangmianqudelechenggong。zhegechenggongbeihoudebaohanlehuaxuegongcheng，cailiaokexue
，jisuanfangfa

，fenxikexue
，xitonggongchengdengzhuanjiadehezuo
，yijiqitazhongduoweijiejueranliaodianchijishunaijiuxinghequanqiuhuatuiguangerfuchudenuli。

性能衰退研究框架

盡管SOFC有很多優勢，但尚不能夠實現市場化。NETL係統分析專家認為性能衰退是阻礙SOFC商業化推廣的關鍵問題。性能衰退是任何SOFC結構從其設計伊始就需要竭力避免的問題。這種性能衰退限製了電池的使用壽命並降低了其經濟吸引力。

SOFC和功能材料研究員Kirk Gerdesboshijieshishuo
，xingnengshuaituiyizhiyilaidoushiyigeyingxiangranliaodianchiyunxingdefuzawenti。womenxuyaolejiexingnengshuaituiguochenghezaifuzaduoweicaozuokongjianneicailiaoxitongxianghuguanxidejichuzhishi，cainengshixianhelidisheji
，jiangSOFC的性能衰退控製在目標水平。NETL正在開發的研究框架不僅能夠提供對衰退機製進行探索，還有助於跟蹤和預測電池的性能。

SOFC發生性能衰退主要是因為SOFC的材料和構成電極和電解質的電陶瓷長期暴露於高溫
、eliedegongzuohuanjingzhong。lingwai，dianchidedianhuoxingquyuxianzhizainamifanweineidegaoqiangdudianchangzhong。dianchineidere，huaxuehejingdianqudonglijiehezuizhongdaozhidianchidedianhuaxuehuoxingxiajing，xiaolvjiangdibingzuizhongdaozhidianchiguzhang。

為了檢測和充分了解衰退發生的原因
，NETL的SOFC一個研究方向就是集中開發一個研究框架，研究人員可以通過這個框架跟蹤和歸類衰退過程。

SOFC團隊的研究框架描述了所有性能衰退的可能性，而團隊的研究提供了真實數據來填充框架。這些努力支持了SOFC技術的商業化，並促進了基礎研究和技術創新的商業利用率。

SOFC衰退機理的詳細研究

研究衰退機理以改善燃料電池的壽命並最終降低係統成本是NETL及其行業合作夥伴的綜合研究方向
，其中包括建模，分析和表征方麵的專業知識。NETL研究人員與合作大學的研究人員合作，對來自產業界夥伴的SOFC樣品進行實驗。然後，隨著技術的發展和成熟
，他們被移交給這些合作夥伴進行商業用途。

例如，NETL的微觀結構可視化工作詳細介紹了SOFC的內部工作過程。此工作使用強大的FIB-SEM設備捕獲橫截麵圖像，然後研究人員用它們來生成高分辨率的三維重建影像。 NETL已經創造了世界上最大高分辨率的電極重建影像那個
，其中一些比同樣分辨率下的其他可視化圖像大100倍。

建模允許研究人員模擬SOFC老lao化hua過guo程cheng，相xiang比bi於yu通tong常chang物wu理li實shi驗yan所suo需xu的de數shu萬wan小xiao時shi運yun行xing時shi間jian，能neng夠gou更geng快kuai更geng經jing濟ji地di獲huo得de有you意yi義yi的de結jie果guo。研yan究jiu人ren員yuan能neng夠gou監jian測ce電dian池chi的de變bian化hua並bing研yan究jiu特te定ding參can數shu對dui電dian池chi性xing能neng的de影ying響xiang
，如ru表biao麵mian積ji和he粒li徑jing分fen布bu。結jie合he3D微wei觀guan結jie構gou可ke視shi化hua獲huo得de的de信xin息xi

，研yan究jiu人ren員yuan可ke以yi確que定ding哪na些xie操cao作zuo條tiao件jian和he圍wei觀guan結jie構gou對dui於yu給gei定ding的de電dian池chi將jiang是shi最zui有you利li的de
，從cong而er獲huo得de更geng加jia耐nai久jiu
，更geng高gao效xiao的de電dian池chi。

William Epting博士解釋說，將這些獨特的重建圖與定製的計算代碼一起使用，可以量化研究幾種多孔SOFC電dian極ji結jie構gou特te性xing與yu燃ran料liao電dian池chi性xing能neng的de關guan係xi。這zhe樣yang一yi來lai，電dian極ji性xing質zhi和he電dian池chi性xing能neng可ke以yi實shi現xian空kong間jian可ke視shi化hua，就jiu能neng看kan到dao燃ran料liao電dian池chi中zhong的de故gu障zhang點dian。通tong過guo研yan究jiu電dian極ji上shang這zhe些xie性xing質zhi的de空kong間jian分fen布bu及ji其qi與yu性xing能neng和he衰shuai退tui的de關guan係xi
，他ta們men的de目mu標biao是shi改gai進jin燃ran料liao電dian池chi的de材cai料liao和he製zhi造zao
，以yi提ti高gao長chang期qi工gong作zuo性xing能neng。

NETL還采用了一個輔助建模檢測SOFC的特性，以確定如何優化電池

，實現更好的耐久性。 NETL高級研究員Wenhai Wen博士解釋說，在這種方法中，研究人員探索了電池運行條件下各種微結構屬性如何影響的微觀結構演化的過程，使用模擬合成SOFC微觀結構方法研究SOFCxingnengshuaitui
，zhexiejiegouyongshitimoxingshinanyigoujianheceshide。zhezhongmonigongzuodeyigehaochushi
，yanjiurenyuankeyigoujianyigezaixingnenghenaijiuxingfangmianwanmeideranliaodianchi

，erwuxuangguihefeishideshiyanmoxing。

電極創新以改善SOFC性能

除了對燃料電池衰退原理的詳細研究外，NETL的燃料電池研究人員還開發了新技術，以提高電池性能和效率，最終降低係統成本。這些創新之一是將催化劑滲透到SOFC的多孔電極中
，這種納米製造工藝已經獲得了多個獎項。

這種滲透方法也采用了NETL研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)設(she)計(ji)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)模(mo)型(xing)，它(ta)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)滲(shen)透(tou)過(guo)程(cheng)，將(jiang)材(cai)料(liao)精(jing)確(que)滲(shen)透(tou)到(dao)各(ge)個(ge)位(wei)置(zhi)，使(shi)得(de)固(gu)體(ti)和(he)氣(qi)體(ti)能(neng)夠(gou)有(you)序(xu)充(chong)分(fen)地(di)接(jie)觸(chu)，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)效(xiao)率(lv)，獲(huo)得(de)最(zui)佳(jia)性(xing)能(neng)。通(tong)過(guo)滲(shen)透(tou)添(tian)加(jia)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)方(fang)法(fa)
，可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)了(le)原(yuan)先(xian)SOFC中通常遇到的結構隨機性問題，並將電催化劑分散到最有效的位置
，從而顯著改進SOFC的結構。

該技術能夠有效地將SOFC從實驗室推向市場：工業界可以輕鬆采用一步滲透法將SOFC實現批量生產。 NETL研yan究jiu人ren員yuan還hai創chuang建jian了le一yi種zhong具ju有you精jing細xi化hua學xue成cheng分fen的de精jing細xi催cui化hua劑ji
，用yong於yu更geng均jun勻yun的de沉chen積ji和he聲sheng波bo噴pen塗tu。該gai製zhi造zao過guo程cheng可ke以yi實shi現xian自zi動dong沉chen積ji，從cong而er避bi免mian了le以yi前qian的de多duo個ge熱re處chu理li步bu驟zhou，加jia快kuai了le催cui化hua劑ji生sheng產chan效xiao率lv。

產chan業ye合he作zuo夥huo伴ban的de全quan尺chi寸cun測ce試shi表biao明ming，這zhe種zhong製zhi造zao工gong藝yi產chan生sheng的de材cai料liao和he納na米mi結jie構gou比bi傳chuan統tong電dian極ji更geng先xian進jin，功gong率lv密mi度du增zeng加jia，電dian極ji衰shuai退tui減jian少shao，電dian池chi壽shou命ming延yan長chang一yi倍bei。該gai方fang法fa在zai最zui近jin公gong開kai的de專zhuan利li申shen請qing中zhong表biao明ming
，該gai方fang法fa將jiang大da大da加jia快kuai當dang前qian的de研yan究jiu進jin程cheng，並bing最zui終zhong實shi現xian先xian進jinSOFC（電極）的商業規模製造。

NETL的研究工作仍在繼續，它的總體目標是加速潔淨能源轉化技術的建設和部署。隨著對電池性能衰退的原理和影響SOFC耐久性的因素的進一步深入了解
，研究人員可以設計出一些方法和工具，以減少特定條件下電池的衰減。這意味著耐久性更好、功能更加強大的SOFC將成為能源行業最具吸引力和競爭力的一員。