具有高效率和低排放的質子陶瓷燃料電池作為下一代可持續能源系統具有巨大的潛力。然而,由于膜燒結不良,質子陶瓷電解質的實用質子電導率仍不能令人滿意。
在這里,中國科學院上海應用物理研究所Linjuan Zhang,Jian-Qiang Wang,科廷大學邵宗平教授發現 Y3+ 的動態位移會對基準質子電解質 BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3?δ 的高溫膜燒結產生不利影響,降低其電導率和穩定性。
文章要點
1)通過引入熔鹽方法,在降低的合成溫度下實現了Y3+預摻雜到A位,從而抑制了其在高溫燒結過程中的進一步位移,從而增強了膜的致密性,提高了電導率和穩定性。
2)陽極支撐的單電池在 600 °C 時表現出 663 mW cm?2 的功率密度,并具有超過 2000 小時的長期穩定性,性能下降可以忽略不計。
這項研究揭示了質子膜燒結,同時為質子陶瓷燃料電池的開發提供了替代策略。
參考文獻
Liu, Z., Song, Y., Xiong, X. et al. Sintering-induced cation displacement in protonic ceramics and way for its suppression. Nat Commun 14, 7984 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-43725-x
https://doi.org/10.1038/s41467-023-43725-x