寧波打破電池性能提高的研究瓶頸

在霧霾環(huán)境治理日趨迫切的情況下，固體氧化物燃料電池（solid oxide fuel cells, SOFCs）顯得具有更加廣泛的應用潛力與研究?jì)r(jià)值。SOFC單體電池主要由支撐陽(yáng)極、活性陽(yáng)極、電解質(zhì)以及活性陰極組成，優(yōu)越而且穩定的電池性能是實(shí)現其商業(yè)化應用的先決條件。然而，對陽(yáng)極支撐而言，支撐陽(yáng)極厚度約為400m，活性陽(yáng)極約10m，電解質(zhì)約為10m，活性陰極約為30m。

由于電池各組成部份的厚度因素，目前業(yè)內普遍采用的表征方法，如電化學(xué)阻抗譜（EIS），很難區分得到影響電池自身性能的決定性因素。與此同時(shí)，傳統表征方法只能得到電池整體性能的變化規律，無(wú)法對各組成貢獻進(jìn)行定量表征，致使電池性能提高的研究陷入了瓶頸。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所固體氧化物燃料電池研發(fā)團隊巧妙地利用電池制備工藝，在電解質(zhì)兩側三相界面處植入超薄電極，首次成功制備獲得有界面測量引線(xiàn)的全電池。

本次采用該電池，對電池輸出性能進(jìn)行原位研究，結果發(fā)現在SOFC運行過(guò)程中，電池的輸出性能決定于極/電解質(zhì)TPB的界面性能；陽(yáng)極側極化電阻的增大是電池電阻增大的主要來(lái)源；電池的輸出電壓對歐姆電阻更加敏感。

該研究突破了現有的電池性能研究瓶頸，首次原位觀(guān)察到了電池電壓的組成與三相界面對電池性能的定量貢獻，為解決SOFC界面性能表征提供了新的技術(shù)思路，同時(shí)為電池性能的改善采用對應措施提供了直接的實(shí)驗依據與參考。