俄用磁控溅射法制造燃料电池电解质

俄罗斯托木斯克理工大学科研人员首次使用磁控溅射法制造用于燃料电池的电解质,使用这种方法获得的电解质层厚度不超过 5 微米,这可使发电装置的温度降低 100 ℃,从而大大延长了燃料电池的使用寿命。

固体氧化物燃料电池是氢气发电装置的 ” 心脏 “,该类电池燃料无需燃烧便可将能量转化为电能。固体氧化物燃料电池有两个主要优点。第一,这种电池的发电效率可达 60%,而热电站、燃气轮机发电站或核电站的发电效率为 40%。第二,固体氧化物燃料电池更环保。但这类电池普及程度低,科研人员正在寻找方法获得更高效、可靠和廉价的燃料电池。

俄托木斯克理工大学魏贝格科学教育中心副教授安德烈 · 索洛维约夫称,燃料电池中的电解质可充当氢氧分子之间的屏障,否则二者直接混合会发生爆炸。电解质层仅允许安全反应所需的氧离子通过,电解质本身是二氧化锆薄膜。他称,科研人员决定尝试通过磁控溅射镀膜技术涂覆电解质。因为,使用这种技术是获得各种电解质涂覆的最好方法之一。

该大学高能物理研究所工程师叶戈尔 · 斯莫良斯基称,磁控溅射法的本质是用工作气体(通常是氩气)的离子从靶材表面击出物质的原子,然后将其沉积在基板上。

他表示,传统的固体氧化物燃料电池在约 850 ℃的温度下运行。使用磁控溅射法制造的电池由于电解质稀薄,可在 750 ℃的温度下工作。工作温度的降低会延长燃料电池的寿命,因为在较低的温度下,材料的降解速度会下降。稀薄电解质还可提高功率密度,从而可以在使用相同尺寸的燃料电池情况下获得更多的能量。

据悉,托木斯克理工大学已经创建了自己的真空磁控溅射设备来涂覆这种涂层。

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