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寧波材料所發(fā)現(xiàn)電池性能決定因素

時(shí)間:2014-04-03 11:35來源:中國(guó)科學(xué)院作者:admin

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在霧霾環(huán)境治理日趨迫切的情況下，固體氧化物燃料電池（solid oxide fuel cells, SOFCs）顯得具有更加廣泛的應(yīng)用潛力與研究?jī)r(jià)值。SOFC單體電池主要由支撐陽極、活性陽極、電解質(zhì)以及活性陰極組成，優(yōu)越而且穩(wěn)定的電池性能是實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化應(yīng)用的先決條件。然而，對(duì)陽極支撐而言，支撐陽極厚度約為400m，活性陽極約10m，電解質(zhì)約為10m，活性陰極約為30m。由于電池各組成部份的厚度因素，目前業(yè)內(nèi)普遍采用的表征方法，如電化學(xué)阻抗譜（EIS），很難區(qū)分得到影響電池自身性能的決定性因素。與此同時(shí)，傳統(tǒng)表征方法只能得到電池整體性能的變化規(guī)律，無法對(duì)各組成貢獻(xiàn)進(jìn)行定量表征，致使電池性能提高的研究陷入了瓶頸。

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所固體氧化物燃料電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)巧妙地利用電池制備工藝，在電解質(zhì)兩側(cè)三相界面處植入超薄電極，首次成功制備獲得有界面測(cè)量引線的全電池。采用該電池，對(duì)電池輸出性能進(jìn)行原位研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在SOFC運(yùn)行過程中，電池的輸出性能決定于極/電解質(zhì)TPB的界面性能；陽極側(cè)極化電阻的增大是電池電阻增大的主要來源；電池的輸出電壓對(duì)歐姆電阻更加敏感。

該研究結(jié)果以Full Paper形式在線發(fā)表在了《先進(jìn)能源材料》上( Adv. Energy Mater. doi: 10.1002/aenm.201400120)。該研究突破了現(xiàn)有的電池性能研究瓶頸，首次原位觀察到了電池電壓的組成與三相界面對(duì)電池性能的定量貢獻(xiàn)，為解決SOFC界面性能表征提供了新的技術(shù)思路，同時(shí)為電池性能的改善采用對(duì)應(yīng)措施提供了直接的實(shí)驗(yàn)依據(jù)與參考。

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