韩国科学技术情报通信部近期宣布,韩国研究团队开发了质子陶瓷膜燃料电池(protonic ceramic fuel cell,PCFC)技术,不仅放电效率高,而且不会排放污染物质,有望成为未来的新型燃料电池。
项目团队成员包括:韩国科学技术研究院(KIST)高温能量材料研究中心的李宗镐(音译)、冀镐日音译);汉阳大学申栋郁(音译)教授团队,在团队合作之下,共同开发出高性能多面积质子陶瓷膜燃料电池。
燃料电池是将化学能直接转化为电能的装置,没有污染物质排放,而且放电效率高,是一种未来新型能量元件。陶瓷燃料电池并未采用贵金属催化剂,相比其他燃料电池而言,放电效率高,而且用途广泛,在全球范围内备受关注。其中,质子陶瓷膜燃料电池重量最轻,这种电池是由陶瓷电解质组成,可以传导质子(氢离子),从理论上来讲,在中低温区域,相比现有陶瓷燃料电池的电解质,电导率高100倍以上,是第二代燃料电池。
不过,薄膜-电解质-电极结合体的制作时非常困难的,而且在高温工序中会因裂解导致性能急剧下降,因此很难实现商用化生产。对此,研究团队开发了一项全新的技术,制作出的多面积电池在最大化提升质子陶瓷膜燃料电池性能的同时,在制作过程中,电解质-电极结合体构造在进行热处理时电解质变得更为致密,借助这一原理,工艺温度可以显著降低。
考虑到今后的商用化,研究团队采用了实际量产工艺的多面积丝网印刷法,短时间低温热处理的微波工艺,由此确保了经济性。
多面积质子陶瓷膜燃料电池尺寸为5×5cm2,电解质厚度为5μm,输出功率提高了10倍以上,模拟燃料电池的实际应用环境验证其性能,最终确定完全可以实现商用化生产。
李宗镐博士表示,光伏、风力等新再生能源发电不会因为天气或气候的变化产生电力的损失。此次研究成果再次验证了燃料电池完全可以应用于能源储存领域,有望拓宽再生能源的应用。
另一方面,此次研究成果刊载于国际能源技术权威杂志《Nature energy》(国际能源)的8月28日网络版。