韓國KIST研發(fā)基于薄膜的陶瓷燃料電池，可應(yīng)用于便攜式和移動應(yīng)用中

據(jù)外媒報道，韓國一個研究小組研發(fā)了一種高性能陶瓷燃料電池，可利用丁烷燃料為其提供動力。由于丁烷可以液化，因而易于存儲和運輸，該項新技術(shù)也得以將陶瓷燃料電池的應(yīng)用范圍擴大至電動汽車、機器人和無人機等便攜式和移動應(yīng)用。此前，由于陶瓷燃料電池工作溫度很高，被認為只可用于大容量發(fā)電系統(tǒng)。

（圖片來源：KIST）

韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）宣布，其能源材料研究中心的Son Ji-Won博士研究團隊研發(fā)出一種高性能、基于薄膜的陶瓷燃料電池，能夠使用丁烷燃料，在600攝氏度的中低溫下工作。

陶瓷燃料電池是一種工作溫度超過800攝氏度的高溫燃料電池。聚合物電解質(zhì)燃料電池等低溫燃料電池需要使用昂貴的鉑催化劑，以彌補催化活性較低的特性，與之相比，陶瓷燃料電池的高溫特性使其得以使用鎳等廉價催化劑。高溫燃料電池的另一大優(yōu)點是，除了純氫，還可以使用效率高、排放低的LPG（液化石油氣）和LNG（液化天然氣）等多種燃料。不過，諷刺的是，盡管高溫燃料電池可以使用廉價的催化劑，但是仍需要昂貴的耐火材料和生產(chǎn)技術(shù)。另一個限制因素是，由于具備高溫工作的特點，此類電池系統(tǒng)的開關(guān)過程耗時較長，限制其只能應(yīng)用于大型固定發(fā)電系統(tǒng)。

全球很多研究小組都在研發(fā)基于薄膜的陶瓷燃料電池，此類電池可以在低溫下工作，且不會損失性能。不幸的是，低溫運行會導(dǎo)致燃料電池失去一個重要優(yōu)勢，即可以使用各種燃料的能力。當(dāng)陶瓷燃料電池的鎳催化劑與甲烷、丙烷和丁烷等烴類燃料混合使用時，燃料轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的碳會沉積在鎳的表面，隨著溫度降低，此種情況會惡化，最終導(dǎo)致電池失效。

Son Ji-Won博士研究團隊利用薄膜技術(shù)，結(jié)合更易轉(zhuǎn)化燃料的高性能次級催化劑，解決了上述問題。利用交替在次級催化劑和主催化劑上形成的沉積層，該團隊能夠高效地將次級催化劑放置在燃料電池電極最接近電解質(zhì)的地方，從而可以控制只結(jié)合少量次級催化劑，并有效確定次級催化劑的位置。

通過此種方法，KIST研究團隊成功將鈀（Pd）、釕（Ru）和銅（Cu）等在低溫下具有高催化活性的次級催化劑應(yīng)用于納米結(jié)構(gòu)的燃料電池電極上。研究人員還證實，基于薄膜的最新陶瓷燃料電池可以使用非常便宜的丁烷燃料，在中低溫（500至600攝氏度）條件下工作，且性能很高。

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