稳定银膜为固体氧化物燃料电池提供便携可能

2018-11-19 10:20

固体氧化物燃料电池（SOFC）可提供稳定且有效的方式来产生清洁的电化学电力，但由于其较高的操作温度限制在便携式设备中并缺乏实际操作性。

由A＊STAR新加坡制造技术研究所Florencia Edith Wiria和南洋理工大学Pei－Chen Su开发的新设计和生产策略可以帮助推动SOFC进入主流使用。

微型SOFC可以环保的方式提供比现有电池更多的电力，对于目前微型SOFC设计中使用的昂贵的铂阴极，银是一种吸引人的且价格合理的替代品。

但是银电极易熔化，因此它们不能保持在这些装置通常操作的500－1000摄氏度温度范围内进行有效电化学反应所需的精细多孔结构。因此，Wiria和Su寻求开发该系统的耐热版本。

“这将使SOFC从传统固定电源扩展到便携式应用。”Wiria表示。

Wiria和Su采用“湿化学渗透”策略，其中他们用一层掺杂钐的二氧化铈（SDC）涂覆银薄膜，通过使用3－D打印机，对电极设计进行了精细控制。“我们希望利用这种能力来打印精细、复杂的结构，以实现各种形状的电源。”Wiria补充。得到的银膜保留了所需的纳米级结构，同时受到了SDC结晶层的保护。

虽然传统的银膜会随着温度超过300－400摄氏度迅速熔化成无定形聚合物，但SDC渗透的薄膜即使在500摄氏度下也基本保持不变。

经过超一天的连续操作后，这种增强的阴极完整性转化为强大的燃料电池性能，其性能甚至超过了铂电极。“我们用纳米多孔银阴极显着改善了固体氧化物燃料电池的热稳定性，将该性能从目前的73．6％降至7．9％。”Wiria表示。

显微镜分析证实，即使在该测试之后，电极微结构仍保持基本完整，并且渗透的阴极在60小时的操作后仅表现出适度的额外退化。

这项工作有望极大地扩展微尺度SOFC的效用，Wiria和Su正在寻求进一步的改进，以便在阴极设计中提供更大的稳定性和灵活性。

“我们目前正在尝试使用‘核－壳’方法来完全封装银纳米粒子。”Wiria解释：“同时研究其他3D打印方法来生产SDC渗透的SOFC。”

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