Ученые снизили рабочую температуру твердооксидных топливных элементов до 300°C

Исследователи из Университета Кюсю разработали инновационный тип твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ), способного функционировать при 300°C вместо традиционных 700-800°C. Ключевым достижением стала модификация электролитного слоя, отвечающего за перенос протонов в процессе выработки электричества.

Научная группа под руководством профессора Ёсихиро Ямадзаки создала новый электролит путем легирования станната бария (BaSnO3) и титаната бария (BaTiO3) высокими концентрациями скандия. Это позволило сформировать структуру, названную «магистралью ScO₆» — широкий и динамично вибрирующий канал, предотвращающий захват протонов, который обычно происходит в сильно легированных оксидах.

Полученный материал демонстрирует протонную проводимость более 0,01 См/см при 300°C, что сопоставимо с характеристиками стандартных электролитов, работающих при температурах выше 700°C. Снижение рабочей температуры более чем вдвое позволяет использовать менее дорогостоящие материалы в конструкции топливных элементов.

До настоящего времени исследователи сталкивались с парадоксом: добавление химических примесей увеличивало количество протонов, но одновременно создавало препятствия для их движения в кристаллической решетке. Новая разработка успешно разрешает это противоречие.

Технология имеет потенциал применения не только в топливных элементах, но и в других энергетических решениях: низкотемпературном электролизе, водородных насосах и реакторах для преобразования CO₂ в полезные химические соединения, что способствует декарбонизации энергетики.

Источник: Interestingeng Iineering