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我國硅酸鹽固體氧化物燃料動力鋰電池取得突破

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年04月30日  

圖為陶瓷燃料動力電池單片


目前各類燃料動力電池中能量轉化效率最高的“陶瓷電池”,竟是一枚約1毫米薄、巴掌大小的陶瓷片。記者十二月二十日從中科院上海硅酸鹽研究所獲悉,該所固體氧化物燃料動力電池小組在國內率先取得突破進展,有能力將300片“陶瓷電池”層疊串聯,功率可滿足一戶普通家庭用電需求。火力發電廠將煤炭蘊藏的化學能,依次轉化為熱能、機械能,再轉化成電能,平均轉化率約35%。而陶瓷介質燃料動力電池高達50%到60%,居各類燃料動力電池之首,比氫燃料低溫型質子交換膜電池高一成以上,而且不需鉑金等貴金屬催化劑就能快速反應,對燃料氣體也不“挑食”,氫氣、天然氣、煤氣等均可使用,易于推廣。


課題組長王紹榮研究員向記者展示了一塊僅10厘米見方的陶瓷電池單片。其關鍵夾層是一片以氧化鋯為重要成分的特種陶瓷,厚度為0.015毫米,比紙還薄。陶瓷薄膜正面涂有黑色的稀土金屬復合氧化物,作為正極;反面是一層較厚的綠色“金屬陶瓷”,作為負極。在750攝氏度實驗溫度下,空氣中的氧分子吸附于黑色正極,2個氧原子會分別從涂層上“搶走”2個電子,變成氧離子;隨后這些帶電的離子穿過陶瓷膜,與負極那一邊的氫氣反應,并釋放出能量,生成無污染的水。氧不斷“劫持”電子穿越薄膜,正負兩極間便形成電壓,出現電流。


陶瓷電池從單片到組合,恰似“千層之臺,起于壘土”。王紹榮介紹,一片陶瓷電池目前為1伏電壓,功率僅12到14瓦;將60片層層疊加,封接為一個呈立方體的小電池堆,大小近似“熱水瓶”,功率可達800瓦左右;再將5個“熱水瓶”串聯成一個不大的電池組,就有300伏電壓和4000瓦功率,“拖”兩三個空調沒問題,走入家庭前景看好。


事實上,家用燃氣灶火焰溫度遠高于750攝氏度,既可為陶瓷電池組輸入天然氣、煤氣等反應氣體,又可為電池啟動加熱,加之電池組外套上的保溫材料,就能確保較高反應溫度。電池放電同時,還伴有大量高溫廢熱出現,可進行循環利用,替代熱水壺、熱水器功能。據預計,隨著國產材料科技發展,兆瓦級“陶瓷電池”也會出現,電池變身發電廠都有可能。


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