使用少量的金屬可以延長(zhǎng)燃料電池的使用壽命嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-30 12:08
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研究人員已經(jīng)描述了一種新技術(shù)，以改善電極材料的化學(xué)穩(wěn)定性，可通過使用極少量的金屬來延長(zhǎng)壽命。研究小組使用計(jì)算化學(xué)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)觀察到，鈣鈦礦電極晶格中Sr原子周圍的局部壓縮態(tài)減弱了Sr－O鍵的強(qiáng)度，從而促進(jìn)了鍶的分離。
電極中的晶格應(yīng)變程度，鍶偏析和電極反應(yīng)之間的相關(guān)性。
燃料電池是未來關(guān)鍵的能源技術(shù)，可成為環(huán)保的可再生能源。特別是由陶瓷材料構(gòu)成的固體氧化物燃料電池，由于其將生物質(zhì)，LNG和LPG等各種形式的燃料直接轉(zhuǎn)化為電能的能力而受到越來越多的關(guān)注。KAIST的研究人員描述了一種新技術(shù)，提高電極材料的化學(xué)穩(wěn)定性，可以通過使用極少量的金屬來延長(zhǎng)壽命。
決定固體氧化物燃料電池性能的核心因素是發(fā)生氧還原反應(yīng)的陰極，通常在陰極中使用具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物（ABO3）。然而，盡管鈣鈦礦氧化物在初始操作中具有高性能，但其性能隨時(shí)間而下降，限制了其長(zhǎng)期使用。特別是陰極運(yùn)行所需的高溫氧化態(tài)的條件導(dǎo)致表面偏析現(xiàn)象，其中氧化鍶（SrOx）等第二相在氧化物表面積累，導(dǎo)致電極性能下降。
利用計(jì)算化學(xué)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，材料科學(xué)與工程系的WooChul Jung教授團(tuán)隊(duì)觀察到，鈣鈦礦電極晶格中Sr原子周圍的局部壓縮態(tài)減弱了Sr－O鍵強(qiáng)度，從而促進(jìn)了鍶的分離。該小組發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦氧化物中應(yīng)變分布的局部變化是鍶表面分離的主要原因?；谶@些發(fā)現(xiàn)，該團(tuán)隊(duì)在氧化物中摻入不同尺寸的金屬以控制陰極材料中的晶格應(yīng)變程度，并有效地抑制鍶偏析。
WooChul Jung教授說：“這項(xiàng)技術(shù)可以通過在材料合成過程中加入少量的金屬原子來實(shí)現(xiàn)，而不需要額外的工藝。我希望這項(xiàng)技術(shù)在開發(fā)高耐用的鈣鈦礦氧化物電極方面將卓有成效。”
氫燃料電池
氫燃料電池的基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散，并與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，釋放出的電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極，是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。也就是說，氫燃料電池與其他純電動(dòng)車不同的是，其無需充電，只需加氫，使用習(xí)慣上類似于普通燃油車，非常方便。
氫燃料電池電動(dòng)車能量轉(zhuǎn)換效率高、無污染、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行平穩(wěn)，而其最大的優(yōu)勢(shì)則在于沒有污染物排放，雖然純電動(dòng)車看似同樣沒有產(chǎn)生污染排放，但是在發(fā)電環(huán)節(jié)，對(duì)于主要依靠火電的中國(guó)來說，純電動(dòng)汽車的使用只是起到了轉(zhuǎn)移污染的效果。
有朋友會(huì)問了，既然氫燃料電池車在環(huán)保方面表現(xiàn)如此出色，為什么市場(chǎng)占有率如此低下呢？問題主要出在氫的制造、運(yùn)輸和儲(chǔ)存上。目前除了制造環(huán)節(jié)發(fā)展較為成熟外，其他部分都還有不少問題亟待解決。
首先，制造出氫氣勢(shì)必要用容器進(jìn)行儲(chǔ)存，但是氣態(tài)氫氣需要高壓氣罐儲(chǔ)存，液態(tài)氫氣則需保持低溫，對(duì)容器的要求較高。其次，在運(yùn)輸過程中，由于氫氣的易燃易爆特性，也需要專門鋪設(shè)新的管道。這也就意味著想要實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車的普及，需要建立一整套配套設(shè)施，前期投資成本過高。這也造成了氫燃料電池車推廣力度不大的現(xiàn)狀。
但我國(guó)氫燃料相關(guān)配套設(shè)施尚不完善。
首先，制造出氫氣勢(shì)必要用容器進(jìn)行儲(chǔ)存，但是氣態(tài)氫氣需要高壓氣罐儲(chǔ)存，液態(tài)氫氣則需保持低溫，對(duì)容器的要求較高。其次，在運(yùn)輸過程中，由于氫氣的易燃易爆特性，也需要專門鋪設(shè)新的管道。這也就意味著想要實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車的普及，需要建立一整套配套設(shè)施，前期投資成本過高。這也造成了氫燃料電池車推廣力度不大的現(xiàn)狀。
通過上面的文章，相信大家對(duì)新能源車的電池分類有了一定的認(rèn)識(shí)。其實(shí)從電池的本質(zhì)來看，并沒有哪一種電池有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，只是在特定的需求和政策的導(dǎo)向之下，三元鋰電池逐漸成為了市面上新能源車的主要選擇。
