我國(guó)硅酸鹽固體氧化物燃料電池取得突破

圖為陶瓷燃料電池單片

　　目前各類(lèi)燃料電池中能量轉(zhuǎn)化效率最高的“陶瓷電池”，竟是一枚約1毫米薄、巴掌大小的陶瓷片。記者12月20日從中科院上海硅酸鹽研究所獲悉，該所固體氧化物燃料電池小組在國(guó)內(nèi)率先取得突破進(jìn)展，有能力將300片“陶瓷電池”層疊串聯(lián)，功率可滿足一戶普通家庭用電需求。
　　火力發(fā)電廠將煤炭蘊(yùn)藏的化學(xué)能，依次轉(zhuǎn)化為熱能、機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化成電能，平均轉(zhuǎn)化率約35％。而陶瓷介質(zhì)燃料電池高達(dá)50％到60％，居各類(lèi)燃料電池之首，比氫燃料低溫型質(zhì)子交換膜電池高一成以上，而且不需鉑金等貴金屬催化劑就能快速反應(yīng)，對(duì)燃料氣體也不“挑食”，氫氣、天然氣、煤氣等均可使用，易于推廣。

　　課題組長(zhǎng)王紹榮研究員向記者展示了一塊僅10厘米見(jiàn)方的陶瓷電池單片。其關(guān)鍵夾層是一片以氧化鋯為主要成分的特種陶瓷，厚度為0.015毫米，比紙還薄。陶瓷薄膜正面涂有黑色的稀土金屬?gòu)?fù)合氧化物，作為正極；反面是一層較厚的綠色“金屬陶瓷”，作為負(fù)極。在750攝氏度實(shí)驗(yàn)溫度下，空氣中的氧分子吸附于黑色正極，2個(gè)氧原子會(huì)分別從涂層上“搶走”2個(gè)電子，變成氧離子；隨后這些帶電的離子穿過(guò)陶瓷膜，與負(fù)極那一邊的氫氣反應(yīng)，并釋放出能量，生成無(wú)污染的水。氧不斷“劫持”電子穿越薄膜，正負(fù)兩極間便形成電壓，產(chǎn)生電流。

　　陶瓷電池從單片到組合，恰似“千層之臺(tái)，起于壘土”。王紹榮介紹，一片陶瓷電池目前為1伏電壓，功率僅12到14瓦；將60片層層疊加，封接為一個(gè)呈立方體的小電池堆，大小近似“熱水瓶”，功率可達(dá)800瓦左右；再將5個(gè)“熱水瓶”串聯(lián)成一個(gè)不大的電池組，就有300伏電壓和4000瓦功率，“拖”兩三個(gè)空調(diào)沒(méi)問(wèn)題，走入家庭前景看好。

　　事實(shí)上，家用燃?xì)庠罨鹧鏈囟冗h(yuǎn)高于750攝氏度，既可為陶瓷電池組輸入天然氣、煤氣等反應(yīng)氣體，又可為電池啟動(dòng)加熱，加之電池組外套上的保溫材料，就能確保較高反應(yīng)溫度。電池放電同時(shí)，還伴有大量高溫廢熱產(chǎn)生，可進(jìn)行循環(huán)利用，替代熱水壺、熱水器功能。據(jù)預(yù)計(jì)，隨著國(guó)產(chǎn)材料科技發(fā)展，兆瓦級(jí)“陶瓷電池”也會(huì)出現(xiàn)，電池變身發(fā)電廠都有可能。