哈佛大学研发出薄膜固体氧化物燃料电池

哈佛工程与应用科学学院的科学家们和SiEnergy Systems公司公布了第一款宏观规模薄膜固体氧化物燃料电池，这使清洁能源的规模应用成为可能。

研究者们称，固体氧化物燃料电池以前就在宏观尺度上应用过，但这是该技术第一次按比例地被放大到实用体积，输出功率也成比例地增加。
 

显示出其表面的金属网络特质的电气化学薄膜。哈佛工程与应用科学学院Shriram Ramanathan供图
 

研究小组由材料科学副教授Shriram Ramanathan领导，成功研发了一款固体氧化物燃料电池，该电池手掌大小，在510摄氏度的条件下，每平方厘米的功率密度为155毫瓦。

“我们这一成果的突破在于，确认了大一百倍的薄膜取得的功率密度，可以使用极微小的薄膜相媲美，从而证明这一技术是可扩展的。”他说，他强调他的研究使温度更低、成本更低，而功率密度更高的固体氧化物燃料电池的商业化成为可能。

薄膜固体氧化物燃料电池的关键是由电解质和燃料电池电极组成的超薄薄膜。燃料电池通过薄膜位置的电化学反应来产生电。

薄膜必须非常薄，允许离子穿过并在相对低温下（300-500摄氏度）从一极移动到另一电极。

在Ramanathan的团队作出发现之前，大多数薄膜固体氧化物燃料电池的尺度大约只有100微米。这是因为在制造更大的薄膜上存在困难。

为了创制出更大的薄膜，该研究小组使用一种看起来像纳米级铁丝网的金属网络作为结构加强。

这种细微的金属结构提供了支撑，同时也可用作电流搜集器。该小组使用这一方法来制造大约5毫米宽的薄膜片，这种薄片可以植入一个手掌大的固体氧化物燃料电池晶片。

Ramanathan教授已经就微型固体氧化物燃料电池作出了大量的研究。SiEnergy Systems公司由哈佛大学和资本投资公司Allied Minds联合成立，以将研究氧化物薄膜电池和纳米结构的科技成果商业化。

燃料电池作为一种能源生产技术，被认为是低排放，甚至是零排放的电力资源——低排放还是零排放依据添加其中的燃料而定。燃料电池可以依靠纯氢运行，这种情况下它是零排放的电力资源，但它们也可以使用天然气或碳水化合物，但这会产生一些排放，但此种排放远低于传统电池。

燃料电池系统大规模应用的障碍之一是其体积，甚至是重量。为提供充足的电力，燃料电池必须植入到由几百个燃料电池组成的电池组中。在增加个体燃料电池的效率的同时，保持其轻而小的特质是许多科学家研究的方向。

此前，一绿通也就固体氧化物燃料电池的实验室技术，报道过Ramanathan教授的研究。

这些包括研发出非铂催化的薄膜固体氧化物薄膜电池，还包括甲烷燃料电池。