茂林资管配资中温固体氧化物燃料电池研制成功有望大幅加快商业化进程

茂林资管配资来源：真正的实盘配资平台查询网站：睿迎网配资日期：2025-08-13 12:45:05 查看：159

　　固体氧化物燃料电池（SOFC）因高效率和长寿命而备受关注，但其运行温度通常高达700—800℃，需使用昂贵的耐高温材料，这制约了其广泛应用。据最新一期《自然·材料》杂志报道，日本九州大学研究团队研制出可在300℃中温条件下高效运行的新型SOFC，有望推动低成本、低温SOFC的开发，并可大幅加快其商业化进程。

　　SOFC采用陶瓷作为电解质，运行温度高，适合固定式发电。如果将陶瓷电解质的运行温度降低，制造和维护成本也能降低。研究发现，电解质由不同原子组合并按晶格结构排列，质子需在这些原子间穿行。过去的研究尝试通过加入化学掺杂剂来提高质子传输速度。然而，这一方法虽然能增加质子数量，却常导致晶格堵塞，使质子运动变慢。新研究旨在找到既能容纳大量质子又能让其自由运动的氧化物晶体。

　　研究团队最终发现，将高浓度的钪掺杂到锡酸钡和钛酸钡中，可在300℃条件下实现超过0.01S/cm的质子电导率，这一数值与传统SOFC电解质在高温运行时的性能相当。

　　结构分析与分子动力学模拟显示，钪原子会将周围的氧原子连接成“ScO6高速通道”，使质子以极低的迁移势垒快速通过。这条通道宽阔且振动柔和，避免了高掺杂氧化物中常见的质子陷阱。晶格动力学数据还表明，锡酸钡和钛酸钡的结构比传统SOFC材料更“柔软”，可吸收更多钪，从而进一步提升质子传输性能。

　　这一成果解决了掺杂量与离子传输效率难以兼顾的长期难题，为开发低成本、低温SOFC提供了新路径。研究人员表示，这一原理不仅适用于燃料电池，还可推广到低温电解器、氢气泵以及将二氧化碳转化为有价值化学品的反应器等，有望为氢能普及和减碳带来更广泛影响。