最近，韓國科學(xué)技術(shù)研究院宣布，韓國科學(xué)技術(shù)研究院能源材料研究中心的Son Ji-Won博士的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種高性能薄膜陶瓷燃料電池，可以在600℃以下的中低溫下使用丁烷燃料。

由于丁烷可以液化，便于儲存和攜帶，這項(xiàng)新技術(shù)有望將陶瓷燃料電池的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到電動汽車、機(jī)器人和無人機(jī)等便攜式和移動應(yīng)用領(lǐng)域。此前，陶瓷燃料電池由于其高溫運(yùn)行特性，被認(rèn)為僅能應(yīng)用于大容量發(fā)電系統(tǒng)中。

高溫陶瓷燃料電池的局限

一般來說，陶瓷燃料電池的工作溫度都在800℃以上，這是因?yàn)樵?/span>高溫條件下，就能使用廉價的催化劑，如鎳；而聚合物電解質(zhì)燃料電池這樣的低溫燃料電池，就需要使用高價鉑催化劑來補(bǔ)充其低催化活性。高溫燃料電池還有另一個優(yōu)點(diǎn)，就是能使用除純氫以外的各種燃料，如液化石油氣和液化天然氣，不僅效率高而且排放量還低。

然而，具有諷刺意味的是，盡管高溫燃料電池能使用廉價的催化劑，但它的運(yùn)行卻需要昂貴的耐火材料和制造技術(shù)。另外由于它系統(tǒng)的高溫運(yùn)行特性，使其開關(guān)過程耗時較長，限制了高溫燃料電池在大型靜止發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

目前，世界各地的許多研究團(tuán)隊(duì)都在致力于薄膜陶瓷燃料電池的研究，希望能得到既在低溫下運(yùn)行又不會造成性能損失的電池產(chǎn)品。但不幸的是，低溫操作會導(dǎo)致陶瓷燃料電池失去可使用各種燃料的重要優(yōu)勢。當(dāng)陶瓷燃料電池的鎳催化劑與甲烷、丙烷、丁烷等烴類燃料配合使用時，燃料轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的碳會沉積在鎳表面，隨著溫度的降低，這種情況會越來越惡化，最終導(dǎo)致電池報廢。

陶瓷燃料電池的新進(jìn)展

但Son Ji-Won 博士的研究小組通過采用薄膜技術(shù)，結(jié)合更容易轉(zhuǎn)化燃料的高性能二級催化劑，解決了這個問題。通過交替沉積二級催化劑和主催化劑層，研究小組能夠有效地將二級催化劑分布在燃料電極最靠近電解液的部位。通過這種方法，可以控制少量但有效定位的二級催化劑的摻入。

利用這種方法，KIST研究小組能夠成功地將鈀（Pd）、釕（Ru）和銅（Cu）等在低溫下具有高催化活性的二級催化劑應(yīng)用于納米結(jié)構(gòu)燃料電極。他們證實(shí)了新開發(fā)的薄膜基陶瓷燃料電池能在中低溫（500-600℃）下高性能運(yùn)行，而且還能使用丁烷這種非常便宜的燃料。

來源：韓國科學(xué)技術(shù)研究院

粉體圈 Coco編譯