佐治亚理工学院的研究人员利用氧化钡纳米颗粒开发了一种自清洁技术，可以使固体氧化物燃料电池在750℃下直接使用气体作为燃料。这项技术可以为传统发电厂提供一种更清洁、更有效的替代方案。相关研究成果发表在《自然通讯》上。
传统的燃煤发电厂只能使用燃料本身的1/3的能量，燃料电池可以使用大约50%的能量。如果燃气轮机和燃料电池能够形成混合系统，研究人员认为，能源利用率可以提高到80%，并且可以减少提供相同能源所需的煤炭量，从而减少二氧化碳排放。但到目前为止，含碳燃料，如煤气或丙烷，会通过焦化过程中产生的碳沉积物堵塞电极，并迅速使燃料电池的阳极失活，尤其是在低温下。
为了解决这个问题，佐治亚理工学院领导的研究团队使用气相沉积工艺将氧化钡纳米颗粒附着在燃料电池的阳极上。这些粒子的直径在10到100纳米之间，在镍表面形成“岛”，而不会阻挡电子通过电极表面。煤气中的水蒸气与氧化钡接触时，会被吸收并分解为H+和OH-离子。OH离子移动到镍表面，在那里它们与沉积的碳原子结合形成中间体，然后分解成CO和H2，为燃料电池提供能量，形成CO2和水。一半的二氧化碳将被回流并气化为气体。这种方法可以保持镍电极表面的清洁。
研究人员还使用一种新的电极系统评估了丙烷作为燃料电池燃料的使用情况。与天然气系统一样，丙烷系统已经成功运行了一段时间。
目前，研究人员已经对这一新工艺进行了数百个小时的测试，没有发现碳沉积。氧化钡结构的形成可以用作传统电极组装工艺的一部分，而不需要额外的步骤。当前研究的主要挑战之一是测试系统的耐用性，以适应设计寿命为5年的燃料电池系统。
（编辑/刘文林）佐治亚理工学院的研究人员利用氧化钡纳米颗粒开发了一种自清洁技术，可以使固体氧化物燃料电池在750℃下直接使用气体作为燃料。这项技术可以为传统发电厂提供一种更清洁、更有效的替代方案。相关研究成果发表在《自然通讯》上。
传统的燃煤发电厂只能使用燃料本身的1/3的能量，燃料电池可以使用大约50%的能量。如果燃气轮机和燃料电池能够形成混合系统，研究人员认为，能源利用率可以提高到80%，并且可以减少提供相同能源所需的煤炭量，从而减少二氧化碳排放。但到目前为止，含碳燃料，如煤气或丙烷，会通过焦化过程中产生的碳沉积物堵塞电极，并迅速使燃料电池的阳极失活，尤其是在低温下。
为了解决这个问题，佐治亚理工学院领导的研究团队使用气相沉积工艺将氧化钡纳米颗粒附着在燃料电池的阳极上。这些粒子的直径在10到100纳米之间，在镍表面形成“岛”，而不会阻挡电子通过电极表面。煤气中的水蒸气与氧化钡接触时，会被吸收并分解为H+和OH-离子。OH离子移动到镍表面，在那里它们与沉积的碳原子结合形成中间体，然后分解成CO和H2，为燃料电池提供能量，形成CO2和水。一半的二氧化碳将被回流并气化为气体。这种方法可以保持镍电极表面的清洁。
研究人员还使用一种新的电极系统评估了丙烷作为燃料电池燃料的使用情况。与天然气系统一样，丙烷系统已经成功运行了一段时间。
目前，研究人员已经对这一新工艺进行了数百个小时的测试，没有发现碳沉积。氧化钡结构的形成可以用作传统电极组装工艺的一部分，而不需要额外的步骤。当前研究的主要挑战之一是测试系统的耐用性，以适应设计寿命为5年的燃料电池系统。
（编辑/刘文林）
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