美國(guó)哈佛大學(xué)的科學(xué)家最近報(bào)告了其在固體氧化物燃料電池（SOFCs）領(lǐng)域取得的兩項(xiàng)進(jìn)展：其一是電池中不再使用鉑材料,；其二是將電池的運(yùn)行溫度降低至300攝氏度到500攝氏度之間。研究人員表示,，基于SOFCs在更低的操作溫度,、更豐富的燃料來源以及更便宜的材料方面取得的進(jìn)步，SOFCs可能很快成為一項(xiàng)主流技術(shù),，未來將能給手提電腦或手機(jī)供電,。
哈佛大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）的施瑞拉姆·拉曼拉森是SOFCs領(lǐng)域的專家和革新者，他的研究團(tuán)隊(duì)在本月出版的《電源雜志》上介紹了他們的最新成果,。
向鉑材料“拜拜”
SOFCs屬于第三代燃料電池,，這種全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置可在中高溫條件下直接將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能,。但是,，可靠性、溫度和成本一直是用SOFCs給手提電腦,、手機(jī)充電或驅(qū)動(dòng)下一代汽車和卡車所遇到的“攔路虎”,。
在SOFCs中，氧離子從陰極通過電解液朝陽極進(jìn)發(fā),，在陽極產(chǎn)生電流并回流到陰極,。其原理似乎很簡(jiǎn)單，但迄今為止,，SOFCs一直更適合實(shí)驗(yàn)室而不是辦公室或汽車,。
拉曼拉森團(tuán)隊(duì)的第一篇論文中介紹了一種可以穩(wěn)定運(yùn)行、功能性的全陶瓷薄膜電池,，最重要的是,，這種電池不需要鉑材料。鉑是微型SOFCs常用的電極材料,，但鉑非常昂貴而且不穩(wěn)定,。拉曼拉森表示，如果使用多孔的金屬電極,，從本質(zhì)上來講,，它們可能無法長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，會(huì)凝聚結(jié)塊并在燃料電池內(nèi)制造開路電路,。因此,，在其研制的新型薄膜SOFCs中,，研究人員采用了緊密的特殊的陶瓷薄膜包裹層（每一層的厚度僅為幾納米），不僅不需要鉑或者多孔金屬電極,，還將電解液的使用量減少到以前的百分之一甚至千分之一,，從而使新電池成本更低、可靠性更高,。
可在更低溫度下運(yùn)行
在第二篇論文中,，該研究團(tuán)隊(duì)演示了一款由甲烷提供電力的微型SOFCS，其運(yùn)行溫度在500攝氏度以下,，比以前有了很大的進(jìn)步,。
傳統(tǒng)SOFCs的運(yùn)行溫度一般是800攝氏度到1000攝氏度，用它們無法給智能手機(jī)充電,。最近幾年,，材料科學(xué)家一直試圖將操作溫度降低到300攝氏度到500攝氏度之間。而且,，當(dāng)燃料電池的運(yùn)行溫度更低時(shí),，對(duì)材料就不再那么挑剔，也就允許將不那么昂貴的陶瓷和金屬結(jié)合在一起使用,。
拉曼拉森表示,，在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，低溫是“圣杯”,。如果能夠讓高效率的SOFCs在300攝氏度到500攝氏度的溫度下運(yùn)行，人們就可以在交通工具或便攜式電子產(chǎn)品上使用它們,，并且可以使用不同的燃料來源,。
該研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的新SOFCs使用的是儲(chǔ)量豐富且便宜的天然氣甲烷。迄今為止,，SOFCs中使用的主要燃料是氫氣,，拉曼拉森表示，制造純凈的氫氣非常昂貴,，這限制了SOFCs的應(yīng)用范圍,。隨著甲烷取代氫氣成為SOFCs的主要燃料來源，在溫度,、可靠性和價(jià)格等方面取得的進(jìn)展會(huì)互相加強(qiáng),。
拉曼拉森補(bǔ)充道，他們將進(jìn)行進(jìn)一步的研究,，探索新型的用于甲烷SOFCs的催化劑,，最終找到便宜豐富、有助于進(jìn)一步降低運(yùn)行溫度的材料,。
哈佛大學(xué)電子工程學(xué)助理教授羅伯特·伍德領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)目前正在開發(fā)小型飛行機(jī)器人RoboBees項(xiàng)目,，旨在利用全新技術(shù)研發(fā)出一種低功耗,、高貯能、高智能,、可持續(xù)飛行的仿生飛行機(jī)器人,。拉曼拉森和伍德希望，新的微型SOFCs能夠?yàn)樵摍C(jī)器人提供電力,，讓其離開地面,。（生物谷Bioon.com）
