超晶格電解質材料

西班牙研發(fā)人員開發(fā)出一種可有效地提高燃料電池效率的超晶格電解質材料，較當前的固體氧化物燃料電池可大大地降低成本。西班牙研究人員稱這類超晶格電解質（superlatTIceelectrolyte）的離子導電率較常規(guī)的燃料電池器件提高了近1億倍。這項新技術已得到了美國能源部所屬最大的科學和能源研究實驗室—美國橡樹嶺國家實驗室的認可。

據(jù)稱若在汽車用燃料電池中采用這類新型超晶格電解質，則可以大大提高電池的效率和降低生產(chǎn)成本。

橡樹嶺國家實驗室材料科學技術部門的MariaVarela斷言，“我不知道若燃料電池采用這類超晶格電解質具體能將效率提高多少，但我可以肯定地講它將大大地降低燃料電池的成本。”

固體氧化物燃料電池要求工作溫度高于1,000°F，但新的超晶格電解質不僅具有更高的滲透性--以便提高燃料電池的效率，同時可以工作在接近室溫下，這樣降低了其本身的溫度并且不像固體氧化物燃料電池一樣需要“熱身”一段時間后才能工作。

固體氧化物燃料電池的陰極和陽極被固體電解質分開，通過固體電解質的帶正電荷的氧離子數(shù)與電路中通過的帶負電荷的電子數(shù)量相等。電路的外部與燃料電池的電極相連。固態(tài)電解質與由Ford、Volkswagen、GE、Dupont和其它公司正在著手研發(fā)的燃料電池中所采用聚合物電解質膜功能相同。

于電解質傳送氧離子的能力，而氧離子要在固態(tài)電解質的原子間傳遞。為了獲得更高效率，固態(tài)電解質燃料電池的工作溫度通常高于1,000°F。新的超晶格電解質材料內部結構具有更寬的縫隙讓氧離子通過，而不必由一個原子傳送給另一個原子。這樣即便在室溫條件下，材料的原子導電率也有了極大的提高。

新材料采用鋯氧化物層和鈦酸鍶氧化物層交迭，這類膜質材料氧離子滲透性增強要歸因于交迭層中的失配晶格。橡樹嶺國家實驗室開發(fā)人員稱他們用分辨率約0.6埃(光譜線波長單位)的300KV、Z對比掃描傳送電子顯示鏡觀察到了失配晶格和由此產(chǎn)生的縫隙。

Varela表示，“據(jù)我們觀察發(fā)現(xiàn)，因氧化層之間的晶格失配導致了大量氧離子通道的形成”。