蛋黄壳质子导体电解质

550°C质子电导0.084

蛋黄壳结构在低温下富集纳米异质界面，使质子传导活化能降至0.225 eV，为固体氧化物燃料电池提供一种高质子电导的电解质。

Ji, Shaozheng · Zhang, Pan · 唐永福 · 刘燕燕

Advanced Science 2024

参数信息

质子电导率

0.084 S cm⁻¹

活化能

0.225 eV

峰值功率密度

799.7 mW cm⁻²

技术优势

低温下质子电导高

蛋黄壳结构创造了大量TiO2与SrTiO3之间的纳米异质界面，这些界面为质子传输提供了快速通道，使550 °C下电导率达到0.084 S cm⁻¹。

活化能显著降低

该结构将质子传导活化能降低至0.225 eV，意味着电导率对温度的敏感性下降，在更宽的温度范围内都能保持较高性能。

燃料电池功率密度高

以该电解质组装的单电池在550 °C下实现了799.7 mW cm⁻²的峰值功率密度，展示了实际器件应用潜力。

应用场景

• 低温固体氧化物燃料电池：在300–600 °C实现高离子电导，降低SOFC工作温度。
• 质子传导电解质：利用纳米异质界面增强质子传输，提供高质子电导。
• 陶瓷电解质薄膜：蛋黄壳粉体可制成致密电解质层，用于薄膜器件。
• 中温电化学器件：适用于550 °C左右的中温电化学器件，如燃料电池。