哈佛工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的科學(xué)家們和SiEnergy Systems公司公布了第一款宏觀規(guī)模薄膜固體氧化物燃料電池，這使清潔能源的規(guī)模應(yīng)用成為可能。

研究者們稱，固體氧化物燃料電池以前就在宏觀尺度上應(yīng)用過，但這是該技術(shù)第一次按比例地被放大到實(shí)用體積，輸出功率也成比例地增加。
 

顯示出其表面的金屬網(wǎng)絡(luò)特質(zhì)的電氣化學(xué)薄膜。哈佛工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院Shriram Ramanathan供圖
 

研究小組由材料科學(xué)副教授Shriram Ramanathan領(lǐng)導(dǎo)，成功研發(fā)了一款固體氧化物燃料電池，該電池手掌大小，在510攝氏度的條件下，每平方厘米的功率密度為155毫瓦。

“我們這一成果的突破在于，確認(rèn)了大一百倍的薄膜取得的功率密度，可以使用極微小的薄膜相媲美，從而證明這一技術(shù)是可擴(kuò)展的。”他說，他強(qiáng)調(diào)他的研究使溫度更低、成本更低，而功率密度更高的固體氧化物燃料電池的商業(yè)化成為可能。

薄膜固體氧化物燃料電池的關(guān)鍵是由電解質(zhì)和燃料電池電極組成的超薄薄膜。燃料電池通過薄膜位置的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電。

薄膜必須非常薄，允許離子穿過并在相對低溫下（300-500攝氏度）從一極移動到另一電極。

在Ramanathan的團(tuán)隊(duì)作出發(fā)現(xiàn)之前，大多數(shù)薄膜固體氧化物燃料電池的尺度大約只有100微米。這是因?yàn)樵谥圃旄蟮谋∧ど洗嬖诶щy。

為了創(chuàng)制出更大的薄膜，該研究小組使用一種看起來像納米級鐵絲網(wǎng)的金屬網(wǎng)絡(luò)作為結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。

這種細(xì)微的金屬結(jié)構(gòu)提供了支撐，同時也可用作電流搜集器。該小組使用這一方法來制造大約5毫米寬的薄膜片，這種薄片可以植入一個手掌大的固體氧化物燃料電池晶片。

Ramanathan教授已經(jīng)就微型固體氧化物燃料電池作出了大量的研究。SiEnergy Systems公司由哈佛大學(xué)和資本投資公司Allied Minds聯(lián)合成立，以將研究氧化物薄膜電池和納米結(jié)構(gòu)的科技成果商業(yè)化。

燃料電池作為一種能源生產(chǎn)技術(shù)，被認(rèn)為是低排放，甚至是零排放的電力資源——低排放還是零排放依據(jù)添加其中的燃料而定。燃料電池可以依靠純氫運(yùn)行，這種情況下它是零排放的電力資源，但它們也可以使用天然氣或碳水化合物，但這會產(chǎn)生一些排放，但此種排放遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電池。

燃料電池系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的障礙之一是其體積，甚至是重量。為提供充足的電力，燃料電池必須植入到由幾百個燃料電池組成的電池組中。在增加個體燃料電池的效率的同時，保持其輕而小的特質(zhì)是許多科學(xué)家研究的方向。

此前，一綠通也就固體氧化物燃料電池的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，報道過Ramanathan教授的研究。

這些包括研發(fā)出非鉑催化的薄膜固體氧化物薄膜電池，還包括甲烷燃料電池。