固體氧化物燃料電池（SOFC）可提供穩(wěn)定且有效的方式來產(chǎn)生清潔的電化學(xué)電力，但由于其較高的操作溫度限制在便攜式設(shè)備中并缺乏實(shí)際操作性。

由A＊STAR新加坡制造技術(shù)研究所Florencia Edith Wiria和南洋理工大學(xué)Pei－Chen Su開發(fā)的新設(shè)計和生產(chǎn)策略可以幫助推動SOFC進(jìn)入主流使用。

微型SOFC可以環(huán)保的方式提供比現(xiàn)有電池更多的電力，對于目前微型SOFC設(shè)計中使用的昂貴的鉑陰極，銀是一種吸引人的且價格合理的替代品。

但是銀電極易熔化，因此它們不能保持在這些裝置通常操作的500－1000攝氏度溫度范圍內(nèi)進(jìn)行有效電化學(xué)反應(yīng)所需的精細(xì)多孔結(jié)構(gòu)。因此，Wiria和Su尋求開發(fā)該系統(tǒng)的耐熱版本。

“這將使SOFC從傳統(tǒng)固定電源擴(kuò)展到便攜式應(yīng)用。”Wiria表示。

Wiria和Su采用“濕化學(xué)滲透”策略，其中他們用一層摻雜釤的二氧化鈰（SDC）涂覆銀薄膜，通過使用3－D打印機(jī)，對電極設(shè)計進(jìn)行了精細(xì)控制�！拔覀兿Ｍ�利用這種能力來打印精細(xì)、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)各種形狀的電源。”Wiria補(bǔ)充。得到的銀膜保留了所需的納米級結(jié)構(gòu)，同時受到了SDC結(jié)晶層的保護(hù)。

雖然傳統(tǒng)的銀膜會隨著溫度超過300－400攝氏度迅速熔化成無定形聚合物，但SDC滲透的薄膜即使在500攝氏度下也基本保持不變。

經(jīng)過超一天的連續(xù)操作后，這種增強(qiáng)的陰極完整性轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的燃料電池性能，其性能甚至超過了鉑電極。“我們用納米多孔銀陰極顯著改善了固體氧化物燃料電池的熱穩(wěn)定性，將該性能從目前的73．6％降至7．9％�！盬iria表示。

顯微鏡分析證實(shí)，即使在該測試之后，電極微結(jié)構(gòu)仍保持基本完整，并且滲透的陰極在60小時的操作后僅表現(xiàn)出適度的額外退化。

這項工作有望極大地擴(kuò)展微尺度SOFC的效用，Wiria和Su正在尋求進(jìn)一步的改進(jìn)，以便在陰極設(shè)計中提供更大的穩(wěn)定性和靈活性。

“我們目前正在嘗試使用‘核－殼’方法來完全封裝銀納米粒子�！盬iria解釋：“同時研究其他3D打印方法來生產(chǎn)SDC滲透的SOFC。”