「新能源电池技术前沿」麻省理工学院发现延长固体氧化物燃料电池的寿命新方法

电动悟空摘录 据外媒报道，麻省理工学院（MIT）研究人员发现，通过改变系统pH包括燃料电池在内的一系列技术设备的使用寿命可以延长。

燃料电池/电解质采用固体金属氧化物电解质（fuel/electrolysis cell）有很多优点。例如，在电解模式下，可再生能源电力可以有效地转化为氢或甲烷等可储存燃料；在燃料电池模式下，这些燃料可以在阴天或不刮风的情况下发电；此外，在制造设备时，能使用铂等贵金属。然而，这些设备的商业化受到阻碍，部分原因是它们会逐渐退化。金属原子从燃料电池/电解池的连接处渗出，会慢慢侵蚀设备。

麻省理工学院材料科学与工程系（DMSE）陶瓷和电子材料R.P. Simmons教授Harry L. Tuller研究人员证明，这种退化不仅可以逆转，还可以通过控制空气电极界面的酸度将设备性能提高到初始值以上。

燃料电池/电解质主要分为三部分:正负极(或阴阳极)被电解质隔开。在电解模式下，来自风能的电可以用来产生甲烷或氢气等储存燃料。另一方面，储存在反向燃料电池反应中的燃料可以在不刮风的情况下发电。

燃料电池/电解池由许多堆叠在一起的单个电池组成，由钢金属连接器连接，包括铬，以防止金属氧化。然而，在电池的高运行温度下，一些铬会蒸发并迁移到正极（或阴极）和电解质之间的界面，从而破坏氧气混合反应。在达到某一点后，电池的效率将降低到临界点，无法再工作。Harry Tuller表示：如果燃料电池/电解池的使用寿命能够延长或逆转，就有很大的应用希望。”

该团队表明，这两点可以通过控制正极(或阴极)表面的酸度来实现。该团队将锂氧化物涂在燃料电池/电解池的正极(或阴极)上，以实现这一结果。这种化合物可以将表面的相对酸性变为碱性。结果表明，加入少量锂后，被侵蚀的电池可以恢复初始性能。当添加更多的锂时，电池性能显著提高，远远超过初始值。Harry Tuller由于电极表面填充了驱动氧结合反应所需的电子，关键氧还原反应速率提高了三到四个数量级。”

研究人员利用领先的透射电子显微镜和电子能量损失谱从纳米尺度观察材料，了解过程。结果表明，锂氧化物能有效溶解铬，形成不再影响正极（或阴极）性能的玻璃材料。

许多技术(如固体氧化物燃料电池)都是基于氧化物固体在其晶体结构中快速吸入和呼出氧气的能力。麻省理工学院的研究基本上展示了如何通过改变表面酸度来恢复和加速这种能力。研究人员认为，这些研究结果可用于其他技术，包括传感器、催化剂和氧渗透反应器。该团队仍在探索酸度对被不同元素(如二氧化硅)侵蚀的系统的相关影响。