科学家找到延长氢燃料电池寿命的方法

科技

16:46 2020年12月10日

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俄罗斯托木斯克理工大学的科学家正在开发用于碳氢燃料或氢气发电装置的固体氧化物燃料电池。他们与俄罗斯科学院西伯利亚分院强电流电子研究所的科学家一起提出了一种新的方法来获得燃料电池的关键元素之一—电解质。托木斯克理工大学新闻处表示，这将延长燃料电池的使用寿命。

科学家称，在俄首次提出使用磁控溅射法制造电解质。他们使用这种方法获得了非常薄的电解质层，厚度不超过5微米，这样可将发电装置的温度降低100°C。

固体氧化物燃料电池可被视为氢气发电装置的“心脏”。借助这种电池燃料无需燃烧就可将能量转化为电能，并部分转化为热能。

托木斯克理工大学魏贝格科学教育中心副教授安德烈·索洛维约夫指出，固体氧化物燃料电池有两个主要优点。

他向卫星社表示：“首先，这种电池的发电效率可达60％，而热电站、燃气轮机发电站或核电站的发电效率为40％。其次，固体氧化物燃料电池对环境更友好。但是，它们至今尚不普及，科学家正在寻找方法获得更高效、可靠和廉价的燃料电池。在托木斯克，磁控溅射镀膜已经成功开展了很长时间，因此我们决定尝试通过这种方法来涂覆电解质，并获得了5微米的涂层。这是使用各种电解质涂覆方法取得的最好结果之一。”

燃料电池中的电解质可充当氢氧分子之间的屏障，否则二者直接混合会发生爆炸。电解质层仅允许安全反应所需的氧离子通过。电解质本身是二氧化锆薄膜。

托木斯克理工大学高能物理研究所工程师叶戈尔·斯莫良斯基介绍称：

“磁控溅射法的本质是用工作气体（通常是氩气）的离子从靶材表面击出（溅射）物质的原子，然后将其沉积在基板上。”

托木斯克理工大学已经创建了自己的真空磁控溅射设备来涂覆这种涂层。

斯莫良斯基指出：“传统的固体氧化物燃料电池在约850°C的温度下运行。我们的电池由于电解质稀薄，可在750°C的温度下工作。工作温度的降低会延长燃料电池的寿命，因为在较低的温度下，材料的降解速度会下降。稀薄电解质还可提高功率密度，从而可以在使用相同尺寸的燃料电池情况下获得更多的能量。为弄清电池的使用寿命可以延长多久，有必要进行长期的寿命测试。”

在托木斯克理工大学的倡议下创建了“技术氢谷”财团，其成员将开展联合研究，开发用于氢气生产、运输、安全存储和能源使用的技术。