对于无碳氢化合物和化学生产以及大规模发电和存储来说，新的更高效的电化学电池是非常必要的，但科学家需要解决许多限制电池性能和成本的挑战。
据国外媒体报道，由爱达荷国家实验室(INL)领导的研究小组可以通过使用简单的工艺，在质子陶瓷电化学电池(PCEC)中更紧密地结合材料，从而解决了限制技术性能的一个难题。
图片来源:爱达荷国家实验室
这个团队的研究人员来自麻省理工学院、新墨西哥州立大学和内布拉斯加-林肯大学。
正如充电电池使用化学物质储存电能以备后用一样，PCEC也可以将多余的电能和水转化为氢气。不仅如此，PCEC还可以逆向运行，将氢转化为电能。这项技术使用钙钛矿晶体材料，价格便宜，工作温度范围宽。
美国研究人员正在开发主要用于制氢以及其他一些应用的电化学电池。这些电池产生的氢气也可以用作热能、车辆、化学生产或其他应用的燃料。
理论上，PCEC可以在更宽的温度范围内比类似的电化学电池更有效地工作。但直到现在，研究人员还未能意识到这项技术的理论潜力。
INL工程师/科学家丁咚说:“PCEC具有高导电性和相关的小活化能，应该表现良好。然而，我们发现PCEC目前的表现低于我们的预期，因此INL团队自2017年以来一直在努力了解这一原因。”
研究小组试图通过测量质子(带正电荷的氢原子)流过电极/电解质界面的程度来解决这一问题，结果发现这确实是一个界面问题。INL大学的材料工程研究员吴伟怀疑电极和电解质的结合不够紧密。
丁和他的同事使用简单的酸处理将电极与电解质结合，从而更有效地转移能量。博士后研究员、该项目的主要贡献者文隽·边(音)说:“简单的酸处理可以使PCEC的表面恢复活力，并帮助它达到最佳性能。这种方法可以很容易地扩大规模，并集成到大型电池和电池组的制造中。”
经过仔细检查，研究人员发现，酸处理增加了电极和电解质之间的接触面积，使表面变得粗糙，就像陶工在连接手柄之前将杯子的湿粘土粗糙化一样。
表面积的增加导致电极和电解质之间的结合更紧密，从而允许氢原子更有效地流动。此外，电池的稳定性显著提高，尤其是在一些极端条件下。
吴说，这一过程可以为许多“清洁和绿色氢”的应用打开大门。丁说:“高性能的使我们能够将工作温度降低到350℃。降低的工作温度为大规模组件如电池组提供了更便宜的材料。更重要的是，这项技术可以与一些重要的工业过程(包括制氨和二氧化碳减排)在相同的温度范围内运行，从而加速这项技术在现有工业中的应用。”
1对于无烃和化工生产以及大规模发电和储电来说，新的更高效的电化学电池是非常必要的，但科学家需要解决许多限制电池性能和成本的挑战。
据国外媒体报道，由爱达荷国家实验室(INL)领导的研究小组可以通过使用简单的工艺，在质子陶瓷电化学电池(PCEC)中更紧密地结合材料，从而解决了限制技术性能的一个难题。
图片来源:爱达荷国家实验室
这个团队的研究人员来自麻省理工学院、新墨西哥州立大学和内布拉斯加-林肯大学。
正如充电电池使用化学物质储存电能以备后用一样，PCEC也可以将多余的电能和水转化为氢气。不仅如此，PCEC还可以逆向运行，将氢转化为电能。这项技术……es钙钛矿晶体材料，价格便宜，工作温度范围宽。
美国研究人员正在开发主要用于制氢以及其他一些应用的电化学电池。这些电池产生的氢气也可以用作热能、车辆、化学生产或其他应用的燃料。
理论上，PCEC可以在更宽的温度范围内比类似的电化学电池更有效地工作。但直到现在，研究人员还未能意识到这项技术的理论潜力。
INL工程师/科学家丁咚说:“PCEC具有高导电性和相关的小活化能，应该表现良好。然而，我们发现PCEC目前的表现低于我们的预期，因此INL团队自2017年以来一直在努力了解这一原因。”
研究小组试图通过测量质子(带正电荷的氢原子)流过电极/电解质界面的程度来解决这一问题，结果发现这确实是一个界面问题。INL大学的材料工程研究员吴伟怀疑电极和电解质的结合不够紧密。
丁和他的同事使用简单的酸处理将电极与电解质结合，从而更有效地转移能量。博士后研究员、该项目的主要贡献者文隽·边(音)说:“简单的酸处理可以使PCEC的表面恢复活力，并帮助它达到最佳性能。这种方法可以很容易地扩大规模，并集成到大型电池和电池组的制造中。”
经过仔细检查，研究人员发现，酸处理增加了电极和电解质之间的接触面积，使表面变得粗糙，就像陶工在连接手柄之前将杯子的湿粘土粗糙化一样。
表面积的增加导致电极和电解质之间的结合更紧密，从而允许氢原子更有效地流动。此外，电池的稳定性显著提高，尤其是在一些极端条件下。
吴说，这一过程可以为许多“清洁和绿色氢”的应用打开大门。丁说:“高性能的使我们能够将工作温度降低到350℃。降低的工作温度为大规模组件如电池组提供了更便宜的材料。更重要的是，这项技术可以与一些重要的工业过程(包括制氨和二氧化碳减排)在相同的温度范围内运行，从而加速这项技术在现有工业中的应用。”
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