日本九州大学开发300℃稳定运行新型固体氧化物燃料电池

近日，自然•材料期刊刊登了一项由日本九州大学研究团队完成的重要成果，他们成功开发出一种能够在300℃中温环境下稳定运行的新型固体氧化物燃料电池。这一技术突破有望推动低温、低成本燃料电池的发展，并加速其商业化应用。

固体氧化物燃料电池因具备高效能和较长使用寿命而受到广泛关注，但传统的运行方式需要高达700～800℃的高温环境，导致必须采用价格高昂的耐热材料，从而限制了其广泛应用。

此次研究中，研究人员选用了含有额外钪元素的 BaSnO? 和 BaTiO? 作为新型电解质材料。在这一结构中，钪原子不再是被动存在，而是形成了连续的 ScO? 链，这种特殊排列被形象地称为“钪超级高速公路”，为质子提供了几乎无阻力的传输路径。

相比传统电解质需要在700～800℃才能达到的质子电导率，新结构结合陶瓷晶格自身的“弹性”特性，在300℃条件下即可实现高效的质子传输。运行温度的大幅下降，意味着不再需要昂贵的高温连接件、密封材料和厚重的隔热装置，从而显著降低设备初期投入和后续维护成本。

这项成果为长期以来困扰行业的高温运行难题提供了有效解决方案，打开了通往大规模应用的大门。然而，目前钪仍属于稀有金属，市场供应有限且价格较高，如何实现其稳定供应并控制整体制造成本，仍是未来需要进一步解决的问题。