燃料电池的挑战和新的机遇

摘要

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFCs)是复杂的电化学能源转换设备,相比于传统的火力发电系统,具有高转换效率、低排放、零噪音的优势。纵观100多年的SOFCs发展史,一系列的挑战仍阻碍着其商业化进程,如高成本和低稳定性,上述挑战主要归咎于离子电导率和催化活性所要求的高温运行条件。传统的阴极、电解质和阳极三部件结构SOFCs主要从降低电解质厚度和提高电极催化活性入手,至今,所取得的关键技术发展和科学突破仍不够。因此,我们不得不反思SOFCs 100年来发展方向和研究焦点。2010年,单部件无电解质燃料电池在瑞典皇家工学院的发明和研制成功(Adv. Funct. Mater. 21 (2011) 2465),意味着燃料电池的一个革命和商业化瓶颈的突破,该研究成果被Nature Nanotechnology选为2011年研究亮点,以“FUEL CELL: Three in one”编辑文章报道。