Nature：钙钛矿燃料电池新突破！

氧化物之间的强相关作用！...



燃料电池可将化学能直接转化为电能，相比于传统方法，其效率更高，更有益于环境。就目前看来，氧化钇稳定的二氧化锆貌似是固体氧化物燃料电池（SOFC)中最具潜力的电解质材料，其稳定性好，离子传输性能近乎完美。

尽管目前有许多材料都具有优异的离子传导性，但是往往受限于其孱弱的抑制电子泄漏的能力，尤其是当暴露在燃料界面的还原性环境中时。电子泄漏不仅降低了燃料电池的输出功率，而且会导致电解质膜的灾难性的断裂。

有鉴于此，Zhou等人摒弃了依赖阳离子替换来维持离子传导的传统电解质设计原理，而是直接以具有高效离子和电子传导性的钙钛矿型镍酸盐为电解质。由于许多氧化物的电子系统相互关联，研究人员通过连续的氢原子插入引起填充控制的Mott转变，从而抑制其导电性！

图1. 基于强相关作用产生的新相的固体电解质设计原理

进一步，研究人员还成功得到了一种微制造的、高效的、低温SOFC。在相同温度范围内，镍酸盐钙钛矿材料的离子传导性可以和目前报道的最好的固体电解质材料相媲美。

总之，本研究成果基于氧化物之间的强相互作用，为设计高效固体电解质材料提供了新的策略！



图2. 燃料电池制造工艺示意图

图3. 燃料电池测试装置

参考文献：

You Zhou, Xiaofei Guan, Hua Zhou, Shriram Ramanathan et al. Strongly correlated perovskite fuel cells. Nature, 2016.

DOI:10.1038/nature17653

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature17653.html

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