上海硅酸鹽所金屬支撐固體氧化物燃料電池研究取得進(jìn)展

　　固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cells,SOFC）是一種全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將燃料（如氫氣、天然氣等）化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能。SOFC具有高效率、低排放、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)，在大型電站、分布式電站、家庭熱電聯(lián)供系統(tǒng)、汽車(chē)輔助電源等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。

　　不過(guò)，SOFC發(fā)電技術(shù)仍然尚未走向大規(guī)模應(yīng)用，其主要制約因素是成本和壽命問(wèn)題。新型金屬支撐構(gòu)造可以提高單電池機(jī)械強(qiáng)度，增加電池抗熱沖擊能力，降低SOFC系統(tǒng)成本，因此近些年來(lái)金屬支撐SOFC（MS-SOFC）在世界范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注，并逐漸成為SOFC研究領(lǐng)域內(nèi)新的研究熱點(diǎn)。盡管金屬支撐SOFC較傳統(tǒng)的電解質(zhì)或電極支撐SOFC具有很多優(yōu)勢(shì)并且在近年來(lái)得到了很好的發(fā)展，但由于金屬與陶瓷材料在物理、化學(xué)性能上具有截然不同的特性，因而將金屬尤其是不銹鋼引入到SOFC上作為支撐體，在電池制備與運(yùn)行過(guò)程中都面臨著很多新的問(wèn)題。

　　中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所占忠亮研究員，帶領(lǐng)課題組和合作者利用溶液浸漬技術(shù)，將Sm0.2Ce0.8O2-δ(SDC)納米催化劑均勻地沉積在多孔430L不銹鋼的孔內(nèi)壁，從而形成金屬支撐納微尺度復(fù)合陽(yáng)極¾Nano-SDC@430L。Nano-SDC@430L復(fù)合電極融合了SDC催化劑的氧化-還原特性與430L不銹鋼骨架的高電子電導(dǎo)性質(zhì)，對(duì)氫氣的電化學(xué)氧化反應(yīng)具有優(yōu)異的催化活性，在800和700°C的面比電阻僅為0.10±0.01和0.18±0.03Ωcm2，以Nano-SDC@430L為陽(yáng)極、以氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）為電解質(zhì)的燃料電池在800和700°C的峰值功率密度分別達(dá)到了0.94和0.55 W cm−2。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅解決了金屬支撐電池面臨的陽(yáng)極制備難題，也為SOFC高效電極設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的途徑，即將低電導(dǎo)率的高效催化劑引入到高強(qiáng)度、高電導(dǎo)率、無(wú)催化活性的不銹鋼骨架中。

　　相關(guān)工作得到了國(guó)家科技部“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃以及國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。