固体氧化物燃料电池（SOFC）因高效率和长寿命而备受关注，但其运行温度通常高达700摄氏度至800 摄氏度，需使用昂贵的耐高温材料，这制约了其广泛应用。据最新一期《自然·材料》杂志报道，日本 九州大学研究团队研制出可在300摄氏度中温条件下高效运行的新型SOFC，有望推动低成本、低温 SOFC的开发，并可大幅加快其商业化进程。 SOFC采用陶瓷作为电解质，运行温度高，适合固定式发电。如果将陶瓷电解质的运行温度降低，制造 和维护成本也能降低。研究发现，电解质由不同原子组合并按晶格结构排列，质子需在这些原子间穿 行。过去的研究尝试通过加入化学掺杂剂来提高质子传输速度。然而，这一方法虽然能增加质子数量， 却常导致晶格堵塞，使质子运动变慢。新研究旨在找到既能容纳大量质子又能让其自由运动的氧化物晶 体。 结构分析与分子动力学模拟显示，钪原子会将周围的氧原子连接成"ScO6高速通道"，使质子以极低的 迁移势垒快速通过。这条通道宽阔且振动柔和，避免了高掺杂氧化物中常见的质子陷阱。晶格动力学数 据还表明，锡酸钡和钛酸钡的结构比传统SOFC材料更"柔软"，可吸收更多钪，从而进一步提升质子传 输性能。 这一成果解决了掺杂量与离子 ...