2022年11月17日综述了阿历克斯史密斯
在香港科技大学亚博老虎机网登录(香港科技大学),科学家们编造了一个创新的铁基阴极材料获得创纪录的质子的陶瓷燃料电池的性能。
弗朗西斯科·Ciucci教授(左二),博士后博士歌Yufei(前左)博士生王Yuhao(右二)和马修•詹姆斯·罗布森(前右)和其他团队成员已经确定异常有前景的质子的陶瓷燃料电池阴极材料,标志着大步走向商业化的可再生能源技术。图片致谢:香港科技大学亚博老虎机网登录
这是一个相当大的步骤在开发和商业化这个鼓励可再生能源技术。
燃料电池,倾向于使用氢的化学能或其他燃料发电clecleanly efficientlyo-friendly能源密集型的发展在世界各地应对能源短缺和气候变化。
新技术被提出,被称为质子的陶瓷燃料电池(派),基于proton-conducting陶瓷电解质。同时,效率高的优点,较低的污染物排放,和适应性函数不仅与氢还其他气体,如甲烷、沼气和氨。一般来说,它们是用于分布式发电,如离网发电。
但派的广泛的商业化问题一直困扰着需要更多的负担得起的阴极材料和高性能。亚博网站下载
目前,钴基钙钛矿是已知的最广泛利用阴极材料,钴有可能减少和增加其容易氧化值。亚博网站下载这将导致一个优秀的氧还原反应的活动似乎对阴极的性能至关重要。
但是这些材料和昂贵的亚博网站下载成本,在采矿造成污染,需要复杂的制备过程不符合大规模生产。同时,他们在锂离子电池的需求量巨大,通常用于电动汽车。
最好,需要用通过过渡金属钴减少成本,但类似的反应。接近铁钴元素周期表和股票几个类似的化学性质,但它是电脑桌。
此外,铁基材料通常被认为是更糟糕的催化剂,亚博网站下载从而导致性能不足。因此,材料的成分应该调整确定表现最好的材料。亚博网站下载
朝着这个方向,为首的一个研究小组教授Francesco Ciucci的机械和航空航天工程和化学与生物工程系集成分子轨道分析,第一原则模拟和实验。
这样做是为了设计新的廉价的陶瓷,利用低成本的元素,如钡(Ba),锆(Zr)和铁(Fe),导致派与记录的性能。
研究小组开发了阴极材料从基本的物理化学原理和密度泛函理论。亚博网站下载的帮助下计算指导优化,Ba0.875Fe0.875Zr0.125O3-δ(D-BFZ)被确定为最令人鼓舞的阴极材料。
因此,实验表明,D-BFZ表现出一种不同寻常的电化学活性与氧气反应,获得较高的峰值功率密度,在最好的,和优秀的操作稳定性。
此外,D-BFZ可以通过使用一个简单的生产和mass-production-suitable合成方法。这是一个商业上可行的识别派至关重要的一步。
派技术转型,有许多令人兴奋的机会进一步开发它。我们将继续利用第一原理计算和实验来提高派的性能。
弗朗西斯科·Ciucci,教授,机械与航空航天工程系,香港科技大学亚博老虎机网登录
Ciucci补充道,“如果使用可逆,派赛将在hard-to-decarbonize行业产生巨大的影响,如siderurgy、氨生产,重型交通工具”。
Ciucci教授为首的研究小组包括博士生Yuhao王,马修·詹姆斯·罗布森和塞BELOTTI;博士博士后Yufei歌;王建博士博士毕业生(2018级)和刘博士Jiapeng (2020);前王郑博士博士后研究人员和张博士Zhiqi;以及合作者从韩国蔚山国家科学技术研究所和在韩国首尔国立大学,在中国南京理工大学,科廷大学在澳大利亚。亚博老虎机网登录
期刊引用:
王、Z。等。(2022)设计合理的钙钛矿铁酸盐作为高性能proton-conducting燃料电池阴极。催化性质。doi.org/10.1038/s41929 - 022 - 00829 - 9。
来源:https://hkust.edu.hk/