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近日，國外研究團隊研發(fā)出一種高性能、高穩(wěn)定性的陶瓷燃料電池。采用薄膜沉積技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)鎳基催化劑，成功地將催化劑的使用量降低到了原有的1/20。
陶瓷燃料電池是高溫燃料電池的代表，其工作溫度一般高于800℃。由于高溫特性，陶瓷燃料電池催化劑的選用不像低溫燃料電池-聚合物燃料電池一樣需要使用昂貴的鉑基催化劑，而是可以使用價格便宜的非貴重金屬催化劑，如鎳基催化劑。然而，當(dāng)占陽極體積40%左右的鎳在高溫操作條件下會出現(xiàn)團聚，并因反復(fù)啟停而暴露于氧化還原過程時，鎳膨脹、收縮，會導(dǎo)致陶瓷燃料電池的整體結(jié)構(gòu)破壞。無法多次重啟是陶瓷燃料電池的致命缺點，很難應(yīng)用于大規(guī)模發(fā)電以外的目的。
KIST的Jiwon Sohn博士團隊開發(fā)了一種新概念的陶瓷燃料電池，該燃料電池將鎳含量降低到現(xiàn)有陽極的1/20，從而使陽極中的鎳顆粒不會匯合和聚集。通過鎳催化劑尺寸的納米化，增加的比表面積可以補償催化劑含量降低帶來的催化活性損失。并且尺寸納米化和含量低量化的催化劑通過薄膜沉積技術(shù)均勻地分布在陽極薄膜層中，有效緩解了鎳顆粒的團聚行為。
Jiwon Sohn博士表示：這項研究的結(jié)果是對一種新型概念電極結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和制造評估的系統(tǒng)性研究，該電極結(jié)構(gòu)可以有效抑制氧化還原導(dǎo)致的鎳團聚造成的破壞。他們已經(jīng)確認有可能通過同時提升陶瓷燃料電池的穩(wěn)定性和性能，將其應(yīng)用范圍擴大到各種運輸所用的燃料電池。
