能源突破技术研究人员创造出新型燃料电池

与电池一样，燃料电池通过电化学过程产生能量。与电池不同，它们不会耗尽或需要充电。然而，燃料电池的潜在优势被成本、性能和耐用性等挑战所抵消。

密歇根理工大学研究员YunHangHu和两名研究生HanruiSu和WeiZhang接受了这些挑战，通过在电解质和熔融碳酸盐之间创建界面作为氧离子转移的超快通道，改变了燃料电池的传统路径。

“这使我们能够发明一种全新的燃料电池，一种碳酸盐超结构固体燃料电池(CSSFC)，”胡说，他拥有材料科学系查尔斯和卡罗尔麦克阿瑟赋予材料科学与工程的讲座教授职位和工程在密歇根理工大学。

与其他燃料电池一样，CSSFC具有广泛的潜在用途，从为燃料电池汽车和家庭发电提供能量到整个发电站。由于CSSFC具有燃料灵活性，因此与其他类型的燃料电池相比，它们可以在较低的工作温度下提供更高的耐用性和能量转换效率。

大多数燃料电池由氢提供动力——通常由含氢化合物生产，最常见的是甲烷——通过称为重整的昂贵过程。但胡实验室开发的CSSFC可以直接使用甲烷或其他碳氢化合物燃料。

胡说，燃料灵活性对商业应用特别重要。而且，新型燃料电池在较低工作温度下的电化学性能提供了其他几个优势。“传统的固体氧化物燃料电池的工作温度通常为800摄氏度或更高，因为在较低温度下固体电解质中的离子转移非常缓慢，”胡说。“相比之下，CSSFC的超结构电解质可以在550摄氏度或更低的温度下提供快速离子转移——甚至低至470摄氏度。”

相对较低的工作温度提供了较高的理论效率和较低的电池制造成本。胡说，与其他固体燃料电池相比，它的运行也可能更安全。

CSSFC的测试还显示出前所未有的高开路电压(OCV)，这表明没有电流泄漏损失和高能量转换效率。

胡估计，CSSFC燃油效率可达到60%。相比之下，内燃机的平均燃油效率在35%到30%之间。CSSFC更高的燃油效率可能会降低车辆的二氧化碳排放量。