天再冷也能让电池照样好用,《科学》刊发武汉这所高校的创新研究成果

  长江网7月10日讯(通讯员胡守庚)让燃料电池工作温度下降200℃,而且电池性能还能大幅提升。7月10日,世界著名期刊《科学》(Science)刊发学术论文《电场诱导异质界面金属态构建超质子传输》,介绍中国地质大学(武汉)燃料电池创新研究团队破解燃料电池研发中的关键难题。中国地质大学(武汉)材料与化学学院吴艳副教授为第一作者,朱斌教授和宋怀兵副研究员为共同通讯作者。据悉,这是我国科技工作者在能源领域取得的又一重大原创性研究成果。

  《科学》(Science)刊发的学术论文《电场诱导异质界面金属态构建超质子传输》。 通讯员胡守庚 供图

  燃料电池是继水力发电、热能发电和原子能发电的第四种发电技术。其洁净、高效、无污染特点越来越引起关注。燃料电池技术成为国家能源发展战略的一个重点领域,高离子电导率的电解质开发,是解决目前燃料电池应用的关键。

  长期以来,提高电解质离子电导率的方法,是通过低价阳离子取代高价阳离子,如掺杂三价铱离子取代结构的四价锆离子,从而产生氧空位,进而提高了氧离子电导率。但是结构掺杂的方法,很大程度上阻碍了燃料电池的商业化进程。

  中国地质大学(武汉)燃料电池创新研究团队。 通讯员胡守庚 供图

  中国地质大学(武汉)燃料电池创新研究团队,一直致力于低温、高性能燃料电池研究,聚焦高质子电导率电解质的开发,历经多年的不懈探索,经过反复试验论证,首次通过半导体异质界面电子态特性,把质子局域于异质界面,设计和构造具有最低迁移势垒的质子通道。

  “在钴酸钠和二氧化铈之间建立一条高速公路,让质子又快又稳高速前进,让电导率提升1000倍。”吴艳副教授告诉头条新闻itvgov.cn—长江网记者,在传统质子传导材料里,质子需要克服巨大的能垒,通过氧空位跳跃前行。他们团队给质子修建高速公路,即利用半导体异质界面场诱导金属态,助推超质子实现又快又好地“跑起来”,从而获得优异的电导率。此外,还实现了燃料电池在520℃,输出超过1000毫瓦/平方厘米的功率密度,体现出了超高的电池性能。

  吴艳介绍,一般情况下,传统的燃料电池工作温度超过700℃,导致制造成本和运行成本都很高,他们的燃料电池工作温度降低约200℃后,还体现出超高的电池性能,可以大幅减低燃料电池制造和使用成本。

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