中國儲能網(wǎng)訊：韓國研究團隊開發(fā)了一種陶瓷燃料電池，具有薄膜沉積技術的納米結(jié)構鎳催化劑，既確保了穩(wěn)定性、高性能，同時將催化劑用量減少到1/20。
因此，該技術將打破陶瓷燃料電池由于難以頻繁啟動而只能用于大規(guī)模發(fā)電的制約，有望將其應用范圍擴大到新的領域。
研究表明，這種新的概念技術，能夠抑制氧化還原循環(huán)造成的破壞，這是陶瓷燃料電池破壞的主要原因。
陶瓷燃料電池是高溫燃料電池的代表，其特點是運行在800℃以上的高溫環(huán)境。由于這一點，其活性很高，不像聚合物電解質(zhì)燃料電池必須使用昂貴的高活性鉑催化劑，陶瓷燃料電池可以使用便宜的催化劑，如鎳。然而，當占陽極體積40%左右的鎳在高溫操作條件下相遇、聚集，并因反復停止-重啟而暴露于氧化還原過程時，鎳膨脹、收縮，導致了陶瓷燃料電池的整體結(jié)構被破壞。致命的缺點是無法多次重啟，使得陶瓷燃料電池很難用于大規(guī)模發(fā)電以外的應用。
韓國科學技術研究院(KIST)的Jiwon Sohn博士的團隊開發(fā)了一種新的概念燃料電池，將鎳含量降低到2%，也就是現(xiàn)有陽極鎳含量的1/20，這樣陽極中的鎳顆粒就不會聚集在一起。通過將鎳催化劑的尺寸減小至納米水平，增加了表面積以補償催化劑含量的降低。同時尺寸非常小的催化劑顆粒薄而均勻地分布在陽極薄膜層中，能夠防止鎳顆粒匯聚的過程。
將開發(fā)的新概念陽極應用于燃料電池并對其進行操作的結(jié)果是，即使超過100次循環(huán)，也不會破壞電極或降低性能，這比常規(guī)陶瓷燃料電池的穩(wěn)定性高出5倍以上，之前的產(chǎn)品在少于20次氧化還原循環(huán)的情況下就會被破壞。而且，由于鎳顆粒的納米化，陶瓷燃料電池的性能比現(xiàn)有技術提高了1.5倍，從而在穩(wěn)定性和性能上都有了顯著的進步。
Jiwon Sohn博士說，“這項研究的結(jié)果是對一種新型概念電極結(jié)構進行設計和制造評估的系統(tǒng)研究，該電極結(jié)構可以有效抑制由于氧化還原而導致的鎳聚集和破壞，這是陶瓷燃料電池衰減的主要原因?！彼f：“我們已經(jīng)確認有可能通過同時提高陶瓷燃料電池的穩(wěn)定性和性能，從而將其應用范圍擴大，并延長其使用壽命?！?
本研究得到韓國科技和信息通信技術部(Minister Ki-Young Choi)的支持，并作為韓國科學技術研究院(KIST)的重大項目、韓國國家研究基金會的全球前沿項目和中型研究人員的支持項目來進行。研究成果發(fā)表在金屬材料工程領域的國際頂級學術期刊《Acta Materialia》上。
（原文來自：燃料電池工程 全球氫能網(wǎng)、中國新能源網(wǎng)綜合）
