UW-Madison研究人员发现新型SOFC材料

据外国媒体报道：威斯康星大学麦迪逊分校（UW-Madison）的材料科学家利用先进的计算方法发现了新材料。新材料可以有效的加速固体氧化物燃料电池商业化进程。研究人员最近在“Advanced Energy Materials”杂志上发表了他们的进展详情。

UW-Madison的材料科学和工程教授Dane Morgan表示，更好的阴极催化剂可以允许低温运行，这可以提高稳定性并降低成本。如果能够用固体氧化物燃料电池达到这一点，那么许多建筑物的电力基础设施可能会发生变化，这对于去中心化的电力基础设施将是一个非常大的转变。

由Morgan和Ryan Jacobs领导的UW-Madison工程师团队利用基于量子力学的计算技术来寻找有前景的新候选材料，使固体氧化物燃料电池能够在较低的温度下工作，效率更高，寿命更长。

他们计算筛选来自一大类被称为钙钛矿的化合物的超过2000种候选材料，得出了一份有关固体氧化物燃料电池的52种潜在新型阴极材料的清单。除了识别新材料外，研究人员的方法还允许他们编写以前基于直觉的材料设计原则，并为改进现有材料提供建议。

通常，固体氧化物燃料电池必须在大约800摄氏度的温度下运行。但在这些高温下运行意味着燃料电池中的材料会迅速降解并限制设备的工作寿命。Jacobs表示，目标是使固体氧化物燃料电池能够在较低的温度下运行，并减缓这种退化。使用寿命长的燃料电池不需要经常更换，使其更具成本效益。

为了实现这一目标，研究人员着手寻找具有高活性的稳定化合物来催化氧还原反应，这是化学过程的关键，固体氧化物燃料电池能量应用。然而，由于氧还原反应的高度复杂性，使用计算模型来定量计算钙钛矿化合物的催化活性是非常困难的。

为了克服这一挑战，研究人员选择了一个更直接计算的物理参数，然后凭经验证明它与催化活性相关，因此可以作为催化活性的有效替代。一旦他们与来自实验的数据建立了这些相关性，研究人员就能够使用高通量计算工具来有效筛选大量材料以实现高催化活性。

威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员正在与国家能源技术实验室（NETL）的一个小组合作，该小组对其中一个候选阴极材料进行了初步测试。