2019年4月10日
固体氧化物燃料电池,一个潜在的替代传统的发电厂,利用电化学技术可以更为有效地产生电能相比,燃烧发电的发电机相比,目前正在使用。
固体氧化物燃料电池可以用于各种各样的应用程序,包括有效地生成主键或紧急备用电力的建筑物。一群布鲁姆能源服务器使用固体氧化物燃料电池发电。(图片来源:布鲁姆能源)
然而,燃料电池往往迅速恶化,屏蔽任何通过更高的成本提高效率。
目前,在开发,可以帮助打开门长期的绿色能源设备,工程师的威斯康星大学麦迪逊分校提供了新的见解使燃料电池的化学反应。
燃料电池是一种令人兴奋的技术具有潜在破坏性的能力。但退化问题一直是消费市场的主要障碍。
戴恩摩根教授,材料科学与工程,威斯康辛大学麦迪逊亚博网站下载分校亚博老虎机网登录
戴恩摩根是该研究的第一作者。他和他的同事在最近报告他们的发现自然通讯日报》。
由于燃料电池的恶化的一个原因是高温,超过1500○F,设备必须运行的电力发电的化学反应。
在燃料电池中,氧是与外部燃料来源,混合过程相当于在火灾发生的热量和轻微的转换。然而,燃料电池进行那些没有燃烧的化学反应。因此,燃料电池可以产生能量效率相比,燃烧得多。
相反,燃料电池功能像电池一样在某种程度上,包括分离的两个电极的电解液,它是一个材料,进行离子。其中一个电极将氧气从空气中分为单个原子,可随后进行和混合燃料。重要的是,将氧气释放电子可以移动通过电路电流功率房屋或设备。这oxygen-splitting发生在一个组件被称为阴极。
然而,氧气是相当稳定的,因此它不能被轻易分手。此外,试图推动反应在较低温度下高效兼容的材料已经困难,部分原因是科学家实际上没有意识到所发生的化学反应的原子尺度细节阴极。亚博网站下载
以前,研究人员并不了解病原反应步骤为氧气到表面,分裂和进入材料。
翼鹏曹,引导学生学习,威斯康辛大学麦迪逊分校
气体分子必须分成两个原子,才可以进入阴极氧气。接下来,每个原子必须遇到一个结构称为一个空缺,这是一种小分子的差距在材料的表面,使氧气进入。获得洞察这个过程是困难的,因为它发生在阴极的原子层顶部,可以相对的化学不同于大部分的材料。
”测量化学成分和空置在最上面的两层极具挑战性,”摩根。
因此,摩根和他的同事们选择了计算机模拟。随着分子建模的权威专家,他们集成密度泛函理论和动力学建模获得原子水平洞察的反应发生在前两层阴极。
该组织发现分裂不是病原介入调查材料。他们发现了氧原子的方式发现并输入职位空缺的表面是降低燃料电池的效率。
因此,材料有更多的空缺可能使燃料电池更有效率。
”这可能允许材料设计之前,很难做亚博网站下载”报道,摩根。
科学家重点向一个特定的材料,一个模型化合物对几种常见燃料电池阴极称为镧锶cobaltate。他们的目标是扩大分析涉及其他材料。亚博网站下载
燃料电池以外的发现可能会有影响。有很多申请材料交换氧气环境,例如,有限公司亚博网站下载2减少、水分离、气体分离和电子元件被称为记忆电阻器。
我认为我们有一个更好的处理上如何控制氧气交换过程。它的早期,但这可能打开门一个广泛适用的设计策略控制氧气交换。
戴恩摩根教授,材料科学与工程,威斯康辛大学麦迪逊亚博网站下载分校亚博老虎机网登录
本研究支持由美国能源部(DESC0001284)和国家科学基金会(oci - 1053575)。亚博老虎机网登录