我国硅酸盐固体氧化物燃料电池取得突破

图为陶瓷燃料电池单片

　　目前各类燃料电池中能量转化效率最高的“陶瓷电池”，竟是一枚约1毫米薄、巴掌大小的陶瓷片。记者12月20日从中科院上海硅酸盐研究所获悉，该所固体氧化物燃料电池小组在国内率先取得突破进展，有能力将300片“陶瓷电池”层叠串联，功率可满足一户普通家庭用电需求。
　　火力发电厂将煤炭蕴藏的化学能，依次转化为热能、机械能，再转化成电能，平均转化率约35％。而陶瓷介质燃料电池高达50％到60％，居各类燃料电池之首，比氢燃料低温型质子交换膜电池高一成以上，而且不需铂金等贵金属催化剂就能快速反应，对燃料气体也不“挑食”，氢气、天然气、煤气等均可使用，易于推广。

　　课题组长王绍荣研究员向记者展示了一块仅10厘米见方的陶瓷电池单片。其关键夹层是一片以氧化锆为主要成分的特种陶瓷，厚度为0.015毫米，比纸还薄。陶瓷薄膜正面涂有黑色的稀土金属复合氧化物，作为正极；反面是一层较厚的绿色“金属陶瓷”，作为负极。在750摄氏度实验温度下，空气中的氧分子吸附于黑色正极，2个氧原子会分别从涂层上“抢走”2个电子，变成氧离子；随后这些带电的离子穿过陶瓷膜，与负极那一边的氢气反应，并释放出能量，生成无污染的水。氧不断“劫持”电子穿越薄膜，正负两极间便形成电压，产生电流。

　　陶瓷电池从单片到组合，恰似“千层之台，起于垒土”。王绍荣介绍，一片陶瓷电池目前为1伏电压，功率仅12到14瓦；将60片层层叠加，封接为一个呈立方体的小电池堆，大小近似“热水瓶”，功率可达800瓦左右；再将5个“热水瓶”串联成一个不大的电池组，就有300伏电压和4000瓦功率，“拖”两三个空调没问题，走入家庭前景看好。

　　事实上，家用燃气灶火焰温度远高于750摄氏度，既可为陶瓷电池组输入天然气、煤气等反应气体，又可为电池启动加热，加之电池组外套上的保温材料，就能确保较高反应温度。电池放电同时，还伴有大量高温废热产生，可进行循环利用，替代热水壶、热水器功能。据预计，随着国产材料科技发展，兆瓦级“陶瓷电池”也会出现，电池变身发电厂都有可能。