KAIST开发出耐久性提升7倍的电极材料
韩国研究团队开发出一种比现有材料寿命长7倍以上的下一代氢燃料电池电极材料，为实现商业化亮起了绿灯。
韩国科学技术院（KAIST）9日表示，新材料工程系研究团队（负责人：Jung Woocheol）与机械工程系研究团队（负责人：Lee Gangtaek）联合Hongik大学教授 Kim Junhyuk，成功开发出一种可同时应用于氧离子与质子传导型固体氧化物燃料电池的电极材料。
燃料电池是利用清洁能源氢高效发电的装置，被视为在即将到来的氢能社会中发挥重要作用的技术。其中，陶瓷燃料电池根据在电解质中迁移的离子种类不同，分为氧离子传导型固体氧化物燃料电池（SOFC）和质子型陶瓷燃料电池（PCFC）两种。此外，这两种形式在电力与氢能之间都可以实现双向转换，因此可细分为四类器件。这些器件被视为可用于氢燃料电池汽车、加氢站和发电系统等，实现碳中和社会的下一代核心技术。
然而，随着这类器件的工作温度降低，最慢电极反应的速率随之下降，导致器件效率大幅下滑，这一直是顽疾。为解决这一问题，相关研究持续展开，但迄今报道的大多数电极材料不仅催化活性不足，而且应用场景集中于特定器件，在用于既要实现电力转换又要可逆制氢的固体氧化物燃料电池方面存在局限。
为破解这一难题，研究团队在此前鲜受关注的钙钛矿氧化物材料中掺杂高价态离子（Ta5+），成功稳定了本来极不稳定的晶体结构，并据此确认催化活性提升了100倍以上。
研究团队开发的电极材料已应用于氧离子传导型固体氧化物燃料电池（SOFC）和质子型陶瓷燃料电池的发电与制氢这四类器件。相关器件的效率在迄今报道的同类器件中表现最为优异，并且与此前在运行100小时内就会劣化的材料相比，新材料在长时间（700小时）运行条件下依然能够稳定工作，从而充分证明了其优越性。
本次研究成果发表于材料与化学领域学术期刊、由英国皇家学会出版的《Energy & Environmental Science》（影响因子：32.5），并已于上月12日在线发表。（论文题目：An Universal Oxygen-Electrode for Reversible Solid Oxide Electrochemical Cells at Reduced Temperatures）
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