斯坦福低溫燃料電池破記錄

據北極星智能電網在線報道：更快、更小、更低溫，納米技術研究人員往往喜歡對他們研發的新技術以“更”來描述，但來自美國斯坦福大學納米原型實驗室的Fritz Prinz教授日前宣稱開發出了可以用“最”來描述的創新科技。由Prinz率(lv)領(ling)的(de)研(yan)發(fa)團(tuan)隊(dui)發(fa)明(ming)創(chuang)造(zao)的(de)固(gu)體(ti)氧(yang)化(hua)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)，每(mei)立(li)方(fang)英(ying)寸(cun)所(suo)能(neng)傳(chuan)遞(di)的(de)能(neng)量(liang)是(shi)目(mu)前(qian)技(ji)術(shu)中(zhong)最(zui)高(gao)的(de)，而(er)且(qie)其(qi)低(di)溫(wen)適(shi)用(yong)性(xing)優(you)勢(shi)明(ming)顯(xian)，並(bing)打(da)破(po)了(le)原(yuan)有(you)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)最(zui)低(di)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)的(de)紀(ji)錄(lu)。

美mei國guo能neng源yuan部bu的de相xiang關guan政zheng策ce已yi經jing表biao明ming，固gu體ti氧yang化hua物wu燃ran料liao電dian池chi將jiang是shi未wei來lai潔jie淨jing能neng源yuan的de主zhu流liu研yan發fa方fang向xiang。通tong過guo利li用yong一yi些xie更geng為wei常chang見jian的de民min用yong燃ran料liao資zi源yuan
，燃ran料liao電dian池chi有you望wang在zai將jiang來lai的de某mou一yi天tian成cheng功gong取qu代dai大da型xing的de燃ran油you驅qu動dong能neng量liang生sheng產chan方fang式shi
，為wei了le早zao日ri把ba燃ran料liao電dian池chi應ying用yong到dao日ri常chang生sheng活huo中zhong，更geng高gao的de效xiao能neng和he更geng低di的de正zheng常chang工gong作zuo溫wen度du是shi產chan品pin開kai發fa中zhong的de核he心xin影ying響xiang要yao素su。Prinz團隊大幅度提高了相關的技術水平，讓我們更接近這一目標
，這個裏程碑式的創新科學技術被刊登在了Nano Letters科技雜誌上，Science也對該技術做了報道。

jingguoqianhoushijiniandaliangkeyanrenyuanheruoganjiexueshengdegongtongnuli，caiyoulejintianzhekuanyongyouchuangjiluxingnengbiaoxiandegutiyanghuawuranliaodianchichanpin。gaixiangyanjiukaishiyu1999年

，當時日本本田汽車公司聯係到Prinz教(jiao)授(shou)
，請(qing)求(qiu)他(ta)開(kai)展(zhan)此(ci)工(gong)作(zuo)
，因(yin)為(wei)本(ben)田(tian)公(gong)司(si)非(fei)常(chang)清(qing)楚(chu)固(gu)體(ti)氧(yang)化(hua)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)將(jiang)成(cheng)為(wei)一(yi)種(zhong)非(fei)常(chang)有(you)競(jing)爭(zheng)力(li)的(de)車(che)載(zai)輔(fu)助(zhu)電(dian)源(yuan)裝(zhuang)置(zhi)
，所(suo)以(yi)它(ta)們(men)想(xiang)擁(yong)有(you)更(geng)棒(bang)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)，在(zai)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)中(zhong)占(zhan)據(ju)有(you)利(li)地(di)位(wei)。

固體氧化物燃料電池是可分離、能堆疊在一起的小型單元集合體，每個單元由三個部分組成：燃料、氧氣供應源和一層特別製造的薄膜。最為常見的燃料有氫氣和天然氣，預先添加入車載儲存罐或儲存箱中
，再向燃料電池不斷供應；氧氣直接來自於空氣；tezhibomoshishiyongyizhonggutiyanghuawujiagongde，keyibayangqiheranliaofenlidaobutongliangce
，bingbayinxingdaiyoufudianhedeyanglizicongyangqizheyicechuandidaoranliaozheyice，zuizhongyouxiaodijiajushifangnengliangdeyanghuahaiyuanfanying。

特te製zhi薄bo膜mo經jing加jia工gong噴pen塗tu上shang了le鉑bo金jin粒li子zi
，在zai氧yang氣qi側ce該gai粒li子zi幫bang助zhu破po壞huai中zhong性xing的de氧yang氣qi分fen子zi結jie構gou
，轉zhuan化hua成cheng帶dai負fu電dian荷he的de氧yang離li子zi，然ran後hou薄bo膜mo把ba氧yang離li子zi運yun往wang燃ran料liao側ce
，一yi旦dan與yu燃ran料liao發fa生sheng接jie觸chu，二er者zhe就jiu發fa生sheng強qiang烈lie的de氧yang化hua還hai原yuan反fan應ying，並bing立li刻ke釋shi放fang出chu大da量liang的de電dian子zi(電力學最小微量)，而遊離態的電子可以用來為各種電器設備功能，比如電燈泡、智能手機和汽車。

Prinztuanduideyanjiuzhongdianshijiejuexianyouranliaodianchizairanshaoguochengzhongyixiliewenti，yanglizizaigaowenxiadeyidongsuduyuangaoyudiwen
，zhejiuyiweizheruguoxianghuodegaodegongzuoxiaoneng，zebixurangranliaodianchibaochizaigaowenhuanjing，yuanyoudejishusuoyaoqiudegongzuowenduwangwanggaoyu500攝she氏shi度du，但dan這zhe樣yang的de高gao溫wen足zu以yi融rong化hua電dian池chi中zhong經jing常chang使shi用yong的de鋅xin材cai料liao。像xiang熔rong爐lu或huo由you電dian池chi功gong能neng的de加jia熱re器qi可ke以yi用yong來lai為wei燃ran料liao電dian池chi提ti供gong反fan應ying初chu始shi熱re量liang，以yi加jia快kuai氧yang離li子zi穿chuan越yue薄bo膜mo的de速su度du
；一yi旦dan氧yang氣qi和he燃ran料liao開kai始shi發fa生sheng反fan應ying，所suo產chan生sheng的de熱re量liang能neng夠gou反fan過guo來lai為wei薄bo膜mo加jia熱re
，讓rang它ta始shi終zhong保bao持chi在zai合he適shi的de工gong作zuo溫wen度du。當dang降jiang低di燃ran料liao電dian池chi工gong作zuo溫wen度du的de時shi候hou，氧yang化hua還hai原yuan反fan應ying產chan生sheng能neng量liang中zhong用yong於yu加jia熱re薄bo膜mo的de熱re量liang供gong應ying將jiang會hui明ming顯xian的de降jiang低di
，但dan同tong時shi氧yang離li子zi流liu動dong速su度du也ye會hui顯xian著zhu減jian緩huan，這zhe種zhong情qing況kuang下xia工gong程cheng師shi們men開kai始shi研yan發fa適shi用yong燃ran料liao電dian池chi結jie構gou的de更geng多duo材cai料liao
，希xi望wang新xin型xing材cai料liao既ji要yao有you高gao的de性xing價jia比bi

，還hai要yao有you過guo硬ying的de質zhi量liang保bao證zheng。

較低的工作溫度代表著較慢的反應速度和較低的氧離子傳遞速度，原來的做法是在速度和溫度之間做出權衡
，但是Prinz團tuan隊dui則ze希xi望wang在zai更geng低di溫wen的de工gong作zuo環huan境jing下xia
，他ta們men研yan發fa的de燃ran料liao電dian池chi既ji不bu會hui減jian緩huan氧yang離li子zi移yi動dong速su度du
，也ye不bu會hui降jiang低di係xi統tong的de效xiao能neng。他ta們men開kai展zhan的de核he心xin工gong作zuo是shi重zhong新xin設she計ji了le固gu體ti氧yang化hua物wu薄bo膜mo結jie構gou
，使shi其qi在zai低di溫wen下xia有you著zhe更geng好hao的de氧yang離li子zi傳chuan遞di效xiao率lv。氧yang氣qi是shi製zhi約yue燃ran料liao電dian池chi發fa展zhan的de瓶ping頸jing，這zhe也ye是shi為wei什shen麼mePrinz團隊把他們的絕大多數努力和創新研究都集中在了薄膜的氧氣側。

傳統的固體氧化物燃料電池薄膜都是平板結構
，平麵薄膜易於加工生產，但沒能最充分地利用空間，所以Prinz團隊對這種薄膜進行了一係列的提升。首先，它們設計製造的薄膜坑坑窪窪、凹凸不平，從而增大了可以用來傳遞氧離子的表麵麵積;其次在起皺的表麵設計出微型顆粒凸起結構，看起來跟砂紙類似，進一步增加了固體氧化物和氧氣的潛在接觸點;然後薄膜的厚度也得到了不小的減低，氧離子移動到燃料側變得更簡單方便。這款創新薄膜厚度僅有60納米，大約是玻璃紙厚度的兩百分之一。

Prinz團(tuan)隊(dui)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)還(hai)提(ti)到(dao)了(le)一(yi)項(xiang)提(ti)高(gao)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)效(xiao)能(neng)的(de)創(chuang)新(xin)技(ji)術(shu)，那(na)就(jiu)是(shi)他(ta)們(men)為(wei)薄(bo)膜(mo)噴(pen)塗(tu)了(le)一(yi)種(zhong)全(quan)新(xin)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)
，但(dan)具(ju)體(ti)材(cai)料(liao)還(hai)沒(mei)有(you)公(gong)布(bu)。最(zui)後(hou)工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)還(hai)為(wei)催(cui)化(hua)劑(ji)層(ceng)使(shi)用(yong)了(le)納(na)米(mi)級(ji)顆(ke)粒(li)凸(tu)起(qi)結(jie)構(gou)，與(yu)砂(sha)紙(zhi)式(shi)薄(bo)膜(mo)表(biao)麵(mian)結(jie)構(gou)有(you)著(zhe)異(yi)曲(qu)同(tong)工(gong)之(zhi)妙(miao)：氧離子有更多的機會被吸收，以參與之後的氧化還原反應。

Prinzxiangxintamendexinjishujiangyouxiaodituijindiwenhuanjingxiagutiyanghuajiranliaodianchideyanfajincheng
，diwengaoxiaonengdetexingweijianglaituiguangdaoshangyonggongdiandianyuanlingyudaxialejianshidejichu。