1.电化学修饰的SOFC阳极可避免积碳

燃料电池是一种不受燃烧效率限制的直接将燃料化学能转化为电能的一种电化学设备，大部分的燃料电池都以H₂为燃料，但受储氢已经氢气输运的限制，以CH₄等碳氢化合物为直接燃料的燃料电池在此方面具有极大的优势；但是常用的Ni-YSZ阳极由于易积碳影响燃料电池的性能而限制了此类燃料电池的应用。

韩国科学技术院与加州理工学院的研究人员采用了一种简单廉价的阴极电化学共沉积（CELD）的方法在传统的Ni-YSZ阳极上沉积了一层SDC，该电池的电化学反应阻抗显著降低（以H₂为燃料降低44倍，以CH₄为燃料降低8倍），并且在700℃（98%CH₄, 2%H₂O）的环境下高负荷运转100小时后，未发现阳极上有积碳沉积，电池的电化学性能不发生衰减。

该项研究为以CH4等碳氢化合物为直接燃料的高性能SOFC提供了一条极为有利的制备路线。

注：

SDC（Samarium doped Cerium Oxide）：氧化钐掺杂二氧化铈，中温氧离子导体。

文献链接：Electrochemically modified, robust solid oxide fuel cell anode for direct-hydrocarbon utilization

2.浸渍铈基溶液的Ni-YSZ阳极可极大地降低SOFC极化阻抗

金属支撑型SOFC由于其在热循环与反应循环中的稳定性、较短的启动时间以及制备成本的廉价性被认为是下一代的固体氧化物燃料电池。然而为了保持各部件间的良好粘附以及避免Ni与金属合金间的扩散反应采用的低温共烧结导致了燃料电池性能的降低。

拉古纳大学的研究人员在传统的Ni-YSZ阳极上浸渍CGO20（Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ）层并组装成蜂巢结构的金属支撑型SOFC，将燃料电池的极化阻抗降低了一个数量级（6.5 Ωcm^-2→0.15Ωcm^-2），将功率密度（700℃，以湿润的氢气为燃料）提升了三倍（~50 mW∙cm^-2→~160 mW∙cm^-2）。

文献链接：Decreasing the polarisation resistance of a Ni-YSZ solid oxide fuel cell anode by infiltration of a ceria-based solution

3.边缘强化的硅基纳米薄膜电解质增强了μ-SOFC的热稳定性

采用了纳米薄膜电解质的微型固体氧化物燃料电池（μ-SOFC）由于其可在低于500℃的极低温度下工作而引起了越来越多的关注。但是由于无支撑的氧化物电解质层厚度极薄，因此易脆的电解质薄膜的机械强度和稳定性是亟需解决的关键性问题。

南洋理工大学的研究人员通过深反应离子刻蚀和湿法刻蚀结合的方式获得了边缘和台阶比中心厚的硅纳米薄膜，可支撑大量的YSZ纳米薄膜。以此制备的微型固体氧化物燃料电池组表现出良好的机械强度和稳定性，在400℃操作温度下具有较高的功率密度317mW/cm²，以25℃/min的升温和冷却速率在150℃-400℃的热循环操作下依然保持燃料电池的性能不衰减，具有良好的热稳定性。

该项研究为实现μ-SOFC的低温高功率输出提供了一条可能的研究路线。

文献链接：A Silicon-Based Nanothin Film Solid Oxide Fuel Cell Array with Edge Reinforced Support for Enhanced Thermal Mechanical Stability

4.富有Fe/Co-N活性位的纳米多孔石墨烯可作为AEMFC的氧还原电化学催化剂

对碳纳米材料进行杂原子掺杂被广泛认为是研发无铂氧还原催化剂的可行方案，最近的研究也证实了碳基电催化剂特别是氮掺杂的碳基电催化剂可能是一种比较好的替代铂基催化剂的材料。

韩国蔚山科学技术大学的研究人员以多孔石墨烯、Fe前驱体溶液、Co前驱体溶液和1,10邻二氮菲为原材料通过热解的方式制备了Fe/Co-NpGr催化剂，材料中均匀分布的M(M=Fe and Co)-N-C活性位点保证了其成为有效的氧还原反应催化剂。这种催化剂可以大幅降低氧还原反应的过电位，与标准的Pt/C催化剂相比可以降低30mV，并且在10000次循环后依然保持较高的半波电势；将其应用在AEMFC中作为阴极催化剂最大的功率密度为35mWcm^-2，常用的以铂为催化剂的AEMFC的功率密度为60 mWcm^-2。

这项研究提供了一种简单有效的制备复合碳纳米催化剂的方法，除了可应用于AEMFC中之外，还可以被应用于锂-空气电池和钠-空气电池等能源相关领域。

注：

AEMFC（Anion Exchange Membrane Fuel Cells）：阳离子交换膜燃料电池

文献链接：Nanoporous Graphene Enriched with Fe/Co-N Active Sites as a Promising Oxygen Reduction Electrocatalyst for Anion Exchange Membrane Fuel Cells

该文献汇总由材料人新能源学习小组仝永成供稿，参与新能源话题讨论请加入“材料人新能源材料交流群 422065952”，若想参与新能源文献解读和文献汇总、新能源知识科普和深度挖掘新能源学术产业信息，请加qq 2728811768。