超晶格電解質材料

西班牙研發人員開發出一種可有效地提高燃料電池效率的超晶格電解質材料，較當前的固體氧化物燃料電池可大大地降低成本。西班牙研究人員稱這類超晶格電解質（superlatTIceelectrolyte）的離子導電率較常規的燃料電池器件提高了近1億倍。這項新技術已得到了美國能源部所屬最大的科學和能源研究實驗室—美國橡樹嶺國家實驗室的認可。

據稱若在汽車用燃料電池中采用這類新型超晶格電解質，則可以大大提高電池的效率和降低生產成本。

橡樹嶺國家實驗室材料科學技術部門的MariaVarela斷言，“我不知道若燃料電池采用這類超晶格電解質具體能將效率提高多少，但我可以肯定地講它將大大地降低燃料電池的成本?！?/p>

固體氧化物燃料電池要求工作溫度高于1,000°F，但新的超晶格電解質不僅具有更高的滲透性--以便提高燃料電池的效率，同時可以工作在接近室溫下，這樣降低了其本身的溫度并且不像固體氧化物燃料電池一樣需要“熱身”一段時間后才能工作。

固體氧化物燃料電池的陰極和陽極被固體電解質分開，通過固體電解質的帶正電荷的氧離子數與電路中通過的帶負電荷的電子數量相等。電路的外部與燃料電池的電極相連。固態電解質與由Ford、Volkswagen、GE、Dupont和其它公司正在著手研發的燃料電池中所采用聚合物電解質膜功能相同。

于電解質傳送氧離子的能力，而氧離子要在固態電解質的原子間傳遞。為了獲得更高效率，固態電解質燃料電池的工作溫度通常高于1,000°F。新的超晶格電解質材料內部結構具有更寬的縫隙讓氧離子通過，而不必由一個原子傳送給另一個原子。這樣即便在室溫條件下，材料的原子導電率也有了極大的提高。

新材料采用鋯氧化物層和鈦酸鍶氧化物層交迭，這類膜質材料氧離子滲透性增強要歸因于交迭層中的失配晶格。橡樹嶺國家實驗室開發人員稱他們用分辨率約0.6埃(光譜線波長單位)的300KV、Z對比掃描傳送電子顯示鏡觀察到了失配晶格和由此產生的縫隙。

Varela表示，“據我們觀察發現，因氧化層之間的晶格失配導致了大量氧離子通道的形成”。