化工学院固体氧化物燃料电池研究取得重要进展

近日，化学化工学院无机膜科学与工程研究所团队的杨乃涛教授和张津津副教授在固体氧化物燃料电池领域取得重要进展，采用光固化3D打印技术构建电解质表面结构，实现了电池高性能输出。

该研究通过电解质表面结构化设计增加电极和电解质之间的接触面积，降低面积比电阻以提高固体氧化物燃料电池性能。团队结合立体光刻 (SLA) 3D打印技术成功制备了无缺陷的致密平面和凹凸电解质，凹凸电池在850°C时的最大输出功率密度为288.9 mWcm^-2，比平面电池高46.2%。多物理场耦合模型分析结果显示，在电解质凹面处反应物的消耗显著，电化学反应剧烈。相对于有效反应面积的增加，离子传输路径长度的减少对电池性能具有更积极影响。实验和模拟结果共同表明，电解质表面结构化设计可以减少离子传输路径长度并提供足够大的有效反应面积，显著提高电池输出性能。

目前，该研究成果以“Enhanced electrochemical performance by structural design of electrolyte surface combining 3D printing technology with multi-physical modelling”为题，在《Chemical Engineering Journal》上发表。该期刊是化工领域中的重要学术期刊，属中科院一区TOP期刊，2022年影响因子为16.744。论文由化学化工学院硕士研究生郑丽娜和徐瑞雪为共同第一作者。研究工作同时得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目资助。