燃料電池
應用於固體氧化物燃料電池新的電解質材料
2026-04-11 15:05:29
5066
日本材料料學國家研究院（Japan’s National Institute for Material Science）的燃料電池納米材料研究團隻於2010年11月29日宣布，成功開發二種類型新材料，可滿足固體氧化物燃料電解質所有的三種要求：高的離子傳導性、化學穩定性和燒結性。電池(SOFC)
該研究團隊於2010年9月20日曾在《自然材料雜誌（journal Nature Materials）》上shang披pi露lu，引yin入ru了le高gao性xing能neng材cai料liao，甚shen至zhi在zai較jiao低di溫wen度du下xia也ye有you很hen高gao的de質zhi子zi傳chuan導dao性xing，但dan是shi需xu采cai用yong稱cheng之zhi為wei脈mai衝chong激ji光guang沉chen積ji法fa的de特te種zhong技ji術shu來lai製zhi取qu。在zai新xin的de研yan究jiu中zhong，高gao性xing能neng的de電dian解jie質zhi材cai料liao可ke采cai用yong簡jian單dan的de共gong模mo壓ya和he再zai在zai空kong氣qi中zhong燒shao結jie來lai獲huo取qu，適shi宜yi於yu大da批pi量liang生sheng產chan。這zhe一yi結jie果guo可ke望wang促cu進jin固gu體ti氧yang化hua物wu燃ran料liao電dian池chi(SOFC)的商業化。
采用被釔摻雜的鋇鋯酸鹽，擁有10 mol%鐠(BZPY)，加入Pr可改進BZY的可燒結性，並且密實的樣品可在1500°C下燒結8個小時後獲得。這種材料顯示出非常高的質子傳導性(600°C時高於0.01S/cm)，可與BCZY的質子傳導性相比擬，現已提議用作質子傳導體的電解質，擁有更好的化學品穩定性，因而應用於燃料電池設備具有可靠性。圖1示明燃料電池測試情況。
圖1. 燃料電池測試情況。 左為BZPY基單一電池在燃料電池測試後的情況，右為BZPY基燃料電池在550、600和650℃測試後的電壓和電力密度曲線
SOFC的工作溫度可降低至低於700 °C，這是這類設施廣泛實用所必須的。被釔摻雜的鋇鋯酸鹽(BZY)現已被考慮作為SOFC中常規使用的氧離子傳導體電解質的替代品，因為它在低溫下擁有較高的質子傳導性。
采用這種電解質膜的燃料電池表明，對於BZY-基電解質，最大的燃料電池性能在600 °C下可達0.169 W/cm2。采用這種方法製取的BZY膜表明有極好的化學品穩定性，有潛力可長期使用。
這二種材料有希望作為SOFC在中等溫度範圍內（500~650 °C）工作的電解質材料，可減少SOFC的組裝和操作費用，因而可加速推向商業化。
