鉅大LARGE | 點擊量：511次 | 2022年09月05日
將鈣鈦礦用于燃料動力鋰電池會怎樣？可降低電池工作溫度并替換掉昂貴鉑催化劑
《合金與化合物》雜志發(fā)表了一篇由固態(tài)化學和機械化學研究所（俄羅斯科學院烏拉爾分院）、多諾斯蒂亞國際物理中心和HSETikhonov莫斯科電子和數(shù)學研究所共同撰寫的關于立方雙鈣鈦礦特性的文章。迄今為止，對礦物特性的實驗測量與理論建模的結(jié)果并不一致。這項工作標志著研究人員首次為自己設定了解釋這種差異的任務。獲得的數(shù)據(jù)將使研究人員能夠改進低溫燃料電池技術--目前電力來源的主要替代品之一。
越來越多的研究人員支持使用燃料電池來代替更廣為人知的電化電池。典型的電池包含有限數(shù)量的用于發(fā)電的物質(zhì)-一旦電池的燃料耗盡，它就停止工作。在燃料電池中，氫氣燃料與氧氣混合產(chǎn)生電力、熱量和水，燃料來自外部，氧氣來自空氣。這意味著只要有穩(wěn)定的電力供應，這種電池就可以運行。該過程的唯一副產(chǎn)品是水，這使得這種電池成為錳基或鋅基電池的環(huán)保替代品，后者必須在其壽命結(jié)束時被處理掉。
固體氧化物燃料電池（SOFCs）是一種越來越有前景的技術。這種電池使用一種陶瓷材料（如二氧化鋯）作為電解質(zhì)--正負電極之間的介質(zhì)。固體氧化物燃料電池的優(yōu)點包括高效率、可靠性、能夠由不同種類的燃料驅(qū)動，以及相對較低的成本。
此外，與其他類型的燃料電池不同，固體氧化物燃料電池不一定需要在電極之間有電解質(zhì)的平面。它們可以采取不同的形式，如管子，空氣或燃料從內(nèi)側(cè)流過，另一種氣體沿著外側(cè)流過。
固體氧化物燃料電池也有一個主要缺點。它們需要高溫（大約500-1000°C）來維持必要的化學反應。在較低的溫度下使用SOFC需要昂貴的鉑金催化劑，這極大地增加了燃料電池的成本。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
出于這個原因，許多研究人員一直在尋找降低固體氧化物燃料電池的工作溫度而不影響其發(fā)電效率的方法。該領域的研究領域包括尋找所需反應的高活性催化劑，開發(fā)合成SOFC組件的技術，以及創(chuàng)造有效的電極材料。
研究人員建議使用具有工業(yè)應用所需特性的鈣鈦礦類礦物作為電解質(zhì)。過氧化物是一類由兩個帶負電的離子和一個帶正電的離子相互連接而成的礦物。作者提議使用具有雙過氧化物結(jié)構(gòu)A2MeMoO6的鉬酸鹽復合氧化物，其中A代表鈣、鍶或鋇，而Me代表三維金屬或鎂。
其中A=鍶和Me=鎂或鎳的組合已被確定為最有希望的。這些氧化物在還原條件下表現(xiàn)出良好的導電性，以及對燃料氣體中硫和碳氧化物雜質(zhì)的耐受性。
盡管從實用的角度來看它們很有吸引力，但人們對雙過氧化物（如Sr2Mg1-xNixMoO6）的特性并不完全了解。對這些物質(zhì)特性的實驗測量與通過計算模型得出的理論預測不同，而計算模型本身又高度依賴于初始假設和使用的軟件代碼。
這篇文章的作者首次嘗試將該物質(zhì)的電子光譜的計算機建模與Sr2Mg1-xNixMoO6如何傳導電流的實驗數(shù)據(jù)結(jié)合起來。結(jié)果支持Sr2Mg1-xNixMoO6導電性的半導電性質(zhì)。正如在金屬中一樣，半導體中帶電粒子的運動產(chǎn)生了電流。然而，在金屬中，自由電子的存在是由于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和原子中的電子鍵，而半導體中電荷載流子的存在是由許多因素決定的，其中最重要的是半導體的純度和溫度。
研究人員一致認為，由于半導體具有良好的電化學特性和高離子導電性，因此可以有效地用作燃料電池的電解質(zhì)。他們認為，對雙鈣鈦礦的進一步研究將為在各種能源技術中使用這種有前途的材料提供新的機會。
