天然褐铁矿的先进固体氧化物电池

固体氧化物燃料电池是一种高效和环境友好型的能源转换技术,其商业化应用一直是燃料电池工作者们追求的目标。然而由于材料及制造成本太高,其商业化应用至今尚未实现。因此,研发成本低廉的固体氧化物燃料电池材料非常重要。中国地质大学(武汉)吴艳博士与湖北省百人计划特聘专家湖北大学特聘教授朱斌博士课题组针对这一挑战,对天然矿物进行了大量的筛选和深入细致的研究,发现并开发了高品位的莱芜褐铁矿在先进固体氧化物燃料电池中应用,获得与人工合成氧化物材料相媲美的性能。   AFMwuyan

天然褐铁矿,目前市场价80美元/吨,而传统固体氧化物燃料电池的钇稳定的二氧化锆约1000美元/吨。该团队应用天然褐铁矿作为一种新型电解质材料,所组装的固体氧化物燃料电池具有较高的功率输出。在600 °C时,最大功率输出为225 mW cm-2,当其与钙钛矿La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δfu复合形成半导体离子功能材料,其最大功率提升到467 mW cm-2。在天然褐铁矿中,石英和石灰石矿物共存,α-Fe2O3/SiO2/CaCO3天然复合物在氢气/空气气氛中,产生了可移动的氧离子和质子通道。文章中提出了新的离子传导及功能机理,为天然矿物在先进能源应用提供了一种新的途径。进一步开发天然矿物能够拓宽它们的潜在应用领域,能够对能源技术、天然矿产资源的综合利用和社会的可持续发展及环境的生态保护产生巨大影响。相关结果发表在Advanced Functional Materials(doi/10.1002/adfm.201503756)上。