hth华体会体育全站app_首款大型薄膜固体氧化物燃料电池问世

作者:华体会体育全站app发布时间:2022-11-21 00:10

本文摘要:美国哈佛大学(Harvard)工程与应用科学学院(SEAS:SchoolofEngineeringandAppliedSciences)以及西能系统有限责任公司(SiEnergySystemsLLC)的材料科学家已展示了第一款宏观尺度的薄膜液体氧化物燃料电池(SOFC:solid-oxidefuelcell)。 液体氧化物燃料电池以前是工作在微观尺度,这是第一次有研究小组解决结构性挑战,把这项技术升级到简单尺寸,而且具备按比例提升的功率输入。

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美国哈佛大学(Harvard)工程与应用科学学院(SEAS:SchoolofEngineeringandAppliedSciences)以及西能系统有限责任公司(SiEnergySystemsLLC)的材料科学家已展示了第一款宏观尺度的薄膜液体氧化物燃料电池(SOFC:solid-oxidefuelcell)。  液体氧化物燃料电池以前是工作在微观尺度,这是第一次有研究小组解决结构性挑战,把这项技术升级到简单尺寸,而且具备按比例提升的功率输入。  在线报导公开发表在《大自然bull;纳米技术》上,展示的这种全功能液体氧化物燃料电池表明,有可能使电化学燃料电池沦为一种不切实际的清洁能源来源。  “这项工作的突破是,我们展示的功率密度哈密顿你用微型膜所获得的,但是,使用的膜大约有100倍大时,就可指出这种技术具备可扩展性,”主要研究者西里拉姆bull;纳马纳坦(ShriramRamanathan)说道,他是哈佛工程与应用科学学院材料科学副教授。

  液体氧化物燃料电池产生电能是通过电化学反应,这种反应再次发生在一种超强薄膜上。这种100纳米薄的膜包括电解质和电极,必须充足厚,可以让离子穿越,而且要在比较低温下(对于陶瓷燃料电池,温度范围是300至500摄氏度)。这些低温可实现较慢启动,更加灵活的设计,并增加稀土材料的用于。

  但到目前为止,薄膜已顺利应用于的只是在微型液体氧化物燃料电池上,每个芯片在燃料电池晶圆中约是100微米长。为了实际应用于,比如用于紧凑型电源,液体氧化物燃料电池就必须有约50倍大。  电化学膜是如此之厚,这种尺度上建构一个膜,大体相等于制作一张16英尺长的纸。当然,结构性问题很最重要。

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  “如果你制作传统的薄膜,在那种尺度,没反对结构,你无法做到任何事情,它不会脱落,”年出版者博蒯赖(Bo-KuaiLai)说道,他是哈佛工程与应用科学学院博士后研究员。“你制作膜是在实验室里,但你甚至无法把它拿出来。

它只不会消灭。”  首席作者土屋败(MasaruTsuchiya)是09级博士,他是纳马纳坦实验室以前的成员,现在在西能公司,他与拉马纳坦及博蒯赖增强了这种薄膜,用于的金属网格样子就像纳米级的铁丝网。

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  这种微小的金属蜂窝获取了关键的结构性因素,用作这种大型膜,同时也用于集电器(currentcollector)。纳马纳坦的团队需要生产的膜芯片(membranechip)为5毫米长,要把几百个这样的芯片构建到手掌大小的液体氧化物燃料电池硅片上。  虽然其他研究人员较早于尝试使用这种金属网格,获得了结构上的顺利,但是,纳马纳坦小组首次展示了一种功能齐全的液体氧化物燃料电池,而且是在这样的尺度。

他们的燃料电池功率密度是每平方厘米155毫瓦(510摄氏度),哈密顿微观液体氧化物燃料电池的功率密度。  成倍增加来自更大的有效地面积(activearea),这种新的燃料电池的功率密度不会切换为功率输入,这样的功率输入充足低,可用作涉及的便携式电源。

  纳马纳坦实验室先前的研究早已研发出有微型液体氧化物燃料电池,这种电池是全瓷的,或用于沼气作为燃料源,而不是用于氢。研究人员期望,今后研究液体氧化物燃料电池要构建这些技术,用作大型燃料电池,提升它们的普及性。  在未来几个月内,他们将探寻新型纳米结构的阳极,用来替代氢燃料,这种替代品可低温运营,他们不会希望改良这些微观结构平稳的电极。

  这项研究的反对部分来自美国国家科学基金会(NSF:NationalScienceFoundation),工作的展开部分是在哈佛大学纳米系统中心(HarvardUniversityCenterforNanoscaleSystems),这个中心是个成员单位,归属于国家科学基金会资助的国家纳米技术基础设施网络(NationalNanotechnologyInfrastructureNetwork)。


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