中低温固体氧化物燃料电池技术进展

“低温固体氧化物燃料电池是新型能源转换装置，具有高效、清洁、稳定和灵活等优点。其商业应用的关键在于降低操作温度，目前研究主要集中在600℃以下。本文详细介绍了600℃以下运行的中低温固体氧化物燃料电池（SOFC），包括电解质、阴极和阳极的改进策略。” 低温固体氧化物燃料电池（SOFC）是当前清洁能源技术领域的一个重要研究方向。由于其高效率、无污染排放、运行稳定性强以及能适应各种燃料的特性，SOFC被广泛认为是未来电力系统的一种理想选择。然而，传统SOFC的操作温度通常在800-1000℃，这限制了其在商业领域的广泛应用，因为高温会带来材料耐热性、热管理以及启动时间等问题。 为了克服这些问题，科研人员致力于开发能够在更低温度（600℃或以下）运行的SOFC。在电解质方面，研究者探索了具有更高氧离子电导率的材料，如氧化铈基电解质，以在低温下保持良好的电导性能。同时，通过减薄电解质的有效厚度和采用双层电解质结构，添加电子阻隔层，可以有效阻止电子传导，提高电池的开路电压，降低能耗。 在阴极和阳极方面，新的材料研发和电极微结构优化是关键。新开发的材料可以提高电极在低温下的催化活性，例如通过离子浸渍法改变电极表面，增加三相边界长度，增强反应活性位点，这不仅减少了电极电阻，还能改善阳极对不同燃料的适应性，使得更广泛的碳氢化合物燃料可以被安全地使用，而不会导致积炭问题。 此外，单室固体氧化物燃料电池和微型固体氧化物燃料电池也是低温化研究的新趋势。单室SOFC简化了电池结构，降低了成本，而微型SOFC则为便携式和分布式能源系统提供了可能。这些新型电池在低温运行方面的创新对推动SOFC技术的发展具有重大影响。 低温固体氧化物燃料电池的研究涉及到电解质材料的优化、电极性能提升以及新型电池结构的设计，这些进步将进一步拓宽SOFC的应用范围，使其更接近商业化的目标。