圖片顯示的為：合金溶出的過程。圖片來源：韓國蔚山科學技術大學

最近與韓國蔚山科學技術大學(UNIST)合作的一項研究中介紹了一種新型催化劑，可顯著提高固體氧化物燃料電池(SOFC)中鈣鈦礦電極的性能。

這一突破是由UNIST的能源與化學工程學院的GunataeKim教授與Sukmyeong女子大學的JeeyoungShin教授，首爾大學的JeongWooHn以及UNIST的HuYoungJeong教授共同合作領導的。新的催化劑形成一種合金，其中燃料電池的內部材料在燃料電池運行期間上升到表面。因此，即使直接使用碳氫化合物它也不會被破壞，并保持性能。

該研究首次報道了催化材料自身制造合金以提高反應效率的現象。該研究結果于2018年9月發表在“JournalofMaterialsChemistryA”期刊上，并被選為2018年“JournalofMaterialsChemistryA”的熱門論文之一。

固體氧化物燃料電池(SOFC)有可能成為替代能源轉換裝置的下一個重大突破。固體氧化物燃料電池的一個巨大吸引力在于：它們可以更有效地使用物豐價廉的天然氣，與傳統的燃氣輪機相比，產生的二氧化碳排放總量更少。他們利用氫氣和氧氣結合的簡單反應來產生電力，水是副產品。

開發價格低廉的氫燃料電池的主要挑戰之一就是存儲。這是因為氫是具有爆炸性的，并且需要昂貴的容器才能安全存放。因此，使用諸如頁巖氣，天然氣，甲烷，丙烷和丁烷氣等碳氫化合物開發固體氧化物燃料電池的研究的數量大大增加。

然而，如果常規的固體氧化物燃料電池中使用的催化劑是烴基燃料，則其性能就會急劇下降。這是因為催化劑表面被烴類燃料中含有的碳或硫污染，從而使性能劣化。為解決此問題，需要額外的工藝來添加催化劑(增強性能的材料)。

研究團隊用一種采用層狀鈣鈦礦結構設計的新型催化劑解決了這一問題。這項研究的核心是建立一個雙層鈣鈦礦結構(鈷，鎳)，這有助于電氣生產所需的化學反應，當燃料電池運行時，它就會自行形成。

“已知鈷和鎳是固體燃料電池操作的有效催化材料。”在UNIST的能源與化學工程系的博士兼本研究的第一作者OhhunKwon說。“以前，這些材料是用來制造電極的，而新的催化劑在形成鈷鎳合金時仍保持性能。

研究人員開發的催化劑直接使用甲烷氣體作為燃料，運行穩定，超過500小時還沒有電流下降的情況發生。另外，催化劑的反應效率是先前報道的催化劑反應效率的四倍。

“現有的固體氧化物燃料電池陽極材料(催化劑)在很長一段時間內無法可靠運行，即使直接使用碳氫化合物燃料時它表現出高性能，”領導該研究的Kim教授說。新開發的金屬合金催化劑具有優異的催化性能，對燃料電池的推廣具有重要意義。