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近日，自然?材料期刊刊登了一項由日本九州大學(xué)研究團(tuán)隊完成的重要成果，他們成功開發(fā)出一種能夠在300℃中溫環(huán)境下穩(wěn)定運行的新型固體氧化物燃料電池。這一技術(shù)突破有望推動低溫、低成本燃料電池的發(fā)展，并加速其商業(yè)化應(yīng)用。

固體氧化物燃料電池因具備高效能和較長使用壽命而受到廣泛關(guān)注，但傳統(tǒng)的運行方式需要高達(dá)700～800℃的高溫環(huán)境，導(dǎo)致必須采用價格高昂的耐熱材料，從而限制了其廣泛應(yīng)用。

此次研究中，研究人員選用了含有額外鈧元素的 BaSnO? 和 BaTiO? 作為新型電解質(zhì)材料。在這一結(jié)構(gòu)中，鈧原子不再是被動存在，而是形成了連續(xù)的 ScO? 鏈，這種特殊排列被形象地稱為“鈧超級高速公路”，為質(zhì)子提供了幾乎無阻力的傳輸路徑。

相比傳統(tǒng)電解質(zhì)需要在700～800℃才能達(dá)到的質(zhì)子電導(dǎo)率，新結(jié)構(gòu)結(jié)合陶瓷晶格自身的“彈性”特性，在300℃條件下即可實現(xiàn)高效的質(zhì)子傳輸。運行溫度的大幅下降，意味著不再需要昂貴的高溫連接件、密封材料和厚重的隔熱裝置，從而顯著降低設(shè)備初期投入和后續(xù)維護(hù)成本。

這項成果為長期以來困擾行業(yè)的高溫運行難題提供了有效解決方案，打開了通往大規(guī)模應(yīng)用的大門。然而，目前鈧?cè)詫儆谙∮薪饘?，市場供?yīng)有限且價格較高，如何實現(xiàn)其穩(wěn)定供應(yīng)并控制整體制造成本，仍是未來需要進(jìn)一步解決的問題。