將離子導電率提1億倍燃料電池新材料探秘

西班牙研發人員開發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。

DelphiAutomoTIveSystems、BMW和Rolls-Royce都有公布有關固體氧化物燃料電池的開發計劃。然而，據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成本。

從這類離子導電型材料的分子結構模型就可以看出為什么它會具有更好的離子導電性。因為超晶格迭層的交界面存在大量離子空位，從而形成一個允許更多離子通過的開放通道。

“西班牙研究人員可以量測出他們所開發的超晶格材料的離子導電率，但是卻沒辦法進行解釋。”橡樹嶺國家實驗室材料科學&技術部門的MariaVarela表示，“我們可以給出圖片來解釋這類材料導電性增強的原因。通過這些圖片我們可以清楚地看到緊張而晶而有序的界面層分子結構以及它們是如何排列以給離子提供更寬的傳送通道。

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。”

西班牙研究人員分布在兩所位于馬德里的大學：馬德里康普斯頓大學（UniversidadComplutense）和Universidadpolitcnica。

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與電路中通過的帶負電荷的電子數量相等。電路的外部與燃料電池的電極相連。固態電解質與由Ford、Volkswagen、GE、Dupont和其它公司正在著手研發的燃料電池中所采用聚合物電解質膜功能相同。

固態氧化物燃料電池的效率受限于電解質傳送氧離子的能力，而氧離子要在固態電解質的原子間傳遞。為了獲得更高效率，固態電解質燃料電池的工作溫度通常高于1,000°F。