韓國科學技術情報通信部近期宣布,韓國研究團隊開發了質子陶瓷膜燃料電池(protonic ceramic fuel cell,PCFC)技術,不僅放電效率高,而且不會排放污染物質,有望成為未來的新型燃料電池。
項目團隊成員包括:韓國科學技術研究院(KIST)高溫能量材料研究中心的李宗鎬(音譯)、冀鎬日音譯);漢陽大學申棟郁(音譯)教授團隊,在團隊合作之下,共同開發出高性能多面積質子陶瓷膜燃料電池。
燃料電池是將化學能直接轉化為電能的裝置,沒有污染物質排放,而且放電效率高,是一種未來新型能量元件。陶瓷燃料電池并未采用貴金屬催化劑,相比其他燃料電池而言,放電效率高,而且用途廣泛,在全球范圍內備受關注。其中,質子陶瓷膜燃料電池重量最輕,這種電池是由陶瓷電解質組成,可以傳導質子(氫離子),從理論上來講,在中低溫區域,相比現有陶瓷燃料電池的電解質,電導率高100倍以上,是第二代燃料電池。
不過,薄膜-電解質-電極結合體的制作時非常困難的,而且在高溫工序中會因裂解導致性能急劇下降,因此很難實現商用化生產。對此,研究團隊開發了一項全新的技術,制作出的多面積電池在最大化提升質子陶瓷膜燃料電池性能的同時,在制作過程中,電解質-電極結合體構造在進行熱處理時電解質變得更為致密,借助這一原理,工藝溫度可以顯著降低。
考慮到今后的商用化,研究團隊采用了實際量產工藝的多面積絲網印刷法,短時間低溫熱處理的微波工藝,由此確保了經濟性。
多面積質子陶瓷膜燃料電池尺寸為5×5cm2,電解質厚度為5μm,輸出功率提高了10倍以上,模擬燃料電池的實際應用環境驗證其性能,最終確定完全可以實現商用化生產。
李宗鎬博士表示,光伏、風力等新再生能源發電不會因為天氣或氣候的變化產生電力的損失。此次研究成果再次驗證了燃料電池完全可以應用于能源儲存領域,有望拓寬再生能源的應用。
另一方面,此次研究成果刊載于國際能源技術權威雜志《Nature energy》(國際能源)的8月28日網絡版。