少量金属使燃料电池的寿命最大化

KAIST的研究人员描述了一种改进电极材料化学稳定性的新技术，它可以通过使用极少量的金属来延长寿命。

决定固体氧化物燃料电池性能的核心因素是发生氧还原反应的阴极。通常，具有钙钛矿结构的氧化物(ABO3)用于阴极中。然而，尽管钙钛矿氧化物在初始操作时具有高性能，但性能随时间降低，限制了它们的长期使用。特别地，阴极操作所需的高温氧化态的条件导致表面偏析现象，其中诸如氧化锶(SrOx)的第二相积聚在氧化物的表面上，导致电极性能降低。尚未提出这种现象的详细机制和有效抑制它的方法。

使用计算化学和实验数据，材料科学与工程系的WooChulJung教授团队观察到，钙钛矿电极晶格中Sr原子周围的局部压缩状态削弱了Sr-O键强度，从而促进了锶的分离。该团队发现钙钛矿氧化物中应变分布的局部变化是锶表面偏析的主要原因。基于这些发现，该团队在氧化物中掺杂了不同尺寸的金属，以控制阴极材料中晶格应变的程度，并有效抑制锶的偏析。

荣格教授说：“这项技术可以通过在材料合成过程中添加少量金属原子来实现，而无需任何额外的工艺。”他继续说道，“我希望这项技术将来有助于开发高耐久性钙钛矿氧化物电极。”

由荣格教授和首尔大学化学工程系的JeongWooHan教授共同领导的这项研究在2018年的第一期中被列为能源与环境科学的封面。

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