Brændselscellernes levetid maksimeres ved hjælp af en lille mængde metaller

Brændselsceller er en vigtig fremtidig energiteknologi, der fremstår som miljøvenlige og vedvarende energikilder. I særdeleshed, faste oxidbrændselsceller sammensat af keramiske materialer kan direkte omdanne brændstoffer såsom biomasse, LNG, og LPG til elektrisk energi. KAIST -forskere har beskrevet en ny teknik til forbedring af den kemiske stabilitet af elektrodematerialer, der kan forlænge levetiden ved at anvende minimale mængder metaller.

Kernefaktoren, der bestemmer ydeevnen for brændselsceller i fast oxid, er den katode, hvorved reduktionen af ​​ilt sker. Konventionelt, perovskitstrukturoxider (ABO3) anvendes i katoder. Imidlertid, på trods af den høje ydeevne af perovskitoxider ved første drift, ydelse forringes med tiden, begrænse deres langsigtede anvendelse. I særdeleshed, tilstanden af ​​en oxidationstilstand ved høj temperatur, der kræves til katodedrift, fører til et fænomen med segregering af overflader, hvor andre faser såsom strontiumoxid (SrOx) ophobes på overfladen af ​​oxider, hvilket resulterer i et fald i elektrodeydelsen. Den detaljerede mekanisme for dette fænomen og en måde at effektivt hæmme det er ikke blevet foreslået.

Ved hjælp af beregningskemi og eksperimentelle data, Professor WooChul Jungs team ved Institut for Materialevidenskab og Teknologi observerede, at lokale trykstater omkring Sr-atomerne i en perovskitelektrodegitter svækkede Sr-O-bindingsstyrken, hvilket igen fremmer strontiumsegregering. Teamet identificerede lokale ændringer i belastningsfordelingen i perovskitoxid som hovedårsagen til adskillelse på strontiumoverfladen. Baseret på disse fund, holdet dopede forskellige størrelser af metaller i oxider for at kontrollere omfanget af gitterstamme i katodemateriale og effektivt hæmmede strontiumsegregering.

Professor Jung sagde, "Denne teknologi kan implementeres ved at tilføje en lille mængde metalatomer under materialesyntese, uden nogen yderligere proces. "Han fortsatte, "Jeg håber, at denne teknologi vil være nyttig til at udvikle en holdbar perovskitoxidelektrode i fremtiden."