Fuel cells directly and efficiently

Fuel cells directly and efficiently convert chemical energy to electrical energy1. Of the various fuel cell types, solid-oxide fuel cells (SOFCs) combine the benefits of environmentally benign power generation with fuel flexibility. However, the necessity for high operating temperatures (800–1,000 °C) has resulted in high costs and materials compatibility challenges2. As a consequence, significant effort has been devoted to the development of intermediate-temperature (500–700 °C) SOFCs. A key obstacle to reduced-temperature operation of SOFCs is the poor activity of traditional cathode materials for electrochemical reduction of oxygen in this temperature regime2. Here we present Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-delta(BSCF) as a new cathode material for reduced-temperature SOFC operation. BSCF, incorporated into a thin-film doped ceria fuel cell, exhibits high power densities (1,010 mW cm-2 and 402 mW cm-2 at 600 °C and 500 °C, respectively) when operated with humidified hydrogen as the fuel and air as the cathode gas. We further demonstrate that BSCF is ideally suited to 'single-chamber' fuel-cell operation, where anode and cathode reactions take place within the same physical chamber3. The high power output of BSCF cathodes results from the high rate of oxygen diffusion through the material. By enabling operation at reduced temperatures, BSCF cathodes may result in widespread practical implementation of SOFCs.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เซลล์เชื้อเพลิงโดยตรง และมีประสิทธิภาพแปลงพลังงานเคมีไฟฟ้า energy1 เซลล์เชื้อเพลิงชนิดต่าง ๆ เซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง (SOFCs) รวมประโยชน์ของพลังอ่อนโยนต่อสิ่งแวดล้อม มีความยืดหยุ่นของเชื้อเพลิง อย่างไรก็ตาม ความจำเป็นสำหรับสูงอุณหภูมิ (800-1000 ° C) มีผลในสูงต้นทุนและวัสดุกัน challenges2 ผล ความพยายามที่สำคัญมีการทุ่มเทเพื่อพัฒนา SOFCs อุณหภูมิปานกลาง (500-700 ° C) อุปสรรคสำคัญการลดอุณหภูมิการทำงานของ SOFCs เป็นกิจกรรมที่ดีวัสดุแคโทดดั้งเดิมสำหรับการลดออกซิเจนใน regime2 นี้อุณหภูมิไฟฟ้า ที่นี่เราแสดง Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-delta(BSCF) เป็นวัสดุแคโทดใหม่สำหรับการดำเนินงาน SOFC อุณหภูมิลดลง BSCF รวมเข้าไปในเซลล์เชื้อเพลิงแบบฟิล์ม doped ceria จัดแสดงความหนาแน่นของพลังงานสูง (mW 1,010 ซม.-2 และ 402 mW ซม.-2 500 ° C และ 600 ° C ตามลำดับ) เมื่อสปอร์ทไลท์ humidified ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงและอากาศเป็นก๊าซแคโทด เราเพิ่มเติมแสดงว่า BSCF เหมาะอย่างยิ่งกับการดำเนินงาน 'เดียวหอ' เซลล์เชื้อเพลิง ที่แอโนดและแคโทดปฏิกิริยาเกิดขึ้นภายใน chamber3 ทางกายภาพเดียวกัน ผลผลิตพลังงานสูง BSCF cathodes ผลจากออกซิเจนแพร่ผ่านวัสดุอัตราสูง การเปิดใช้งานการดำเนินการที่อุณหภูมิลดลง BSCF cathodes อาจทำแพร่หลายผลของ SOFCs

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เซลล์เชื้อเพลิงโดยตรงและมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานเคมีเพื่อ Energy1 ไฟฟ้า ประเภทของเซลล์เชื้อเพลิงต่างๆของแข็งออกไซด์เซลล์เชื้อเพลิง (SOFCs) รวมถึงประโยชน์ของการผลิตกระแสไฟฟ้าเป็นพิษเป็นภัยต่อสิ่งแวดล้อมที่มีความยืดหยุ่นเชื้อเพลิง อย่างไรก็ตามความจำเป็นสำหรับอุณหภูมิการดำเนินงานสูง (800-1,000 ° C) มีผลในค่าใช้จ่ายสูงและวัสดุที่เข้ากันได้ challenges2 เป็นผลให้ความพยายามอย่างมีนัยสำคัญได้รับการอุทิศเพื่อการพัฒนาของกลางอุณหภูมิ (500-700 ° C) SOFCs อุปสรรคที่สำคัญในการดำเนินการลดอุณหภูมิของสมบัติที่ดีเหมาะเป็นกิจกรรมที่น่าสงสารของแคโทดวัสดุแบบดั้งเดิมสำหรับการลดไฟฟ้าของออกซิเจนใน regime2 อุณหภูมินี้ ที่นี่เรานำเสนอ Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3 เดลต้า (พันล้านลูกบาศก์ฟุต) เป็นวัสดุแคโทดใหม่สำหรับการลดอุณหภูมิการทำงาน SOFC พันล้านลูกบาศก์ฟุตซึ่งจัดตั้งขึ้นเป็นฟิล์มบางเจือ Ceria เซลล์เชื้อเพลิง, การจัดแสดงนิทรรศการความหนาแน่นพลังงานสูง (1,010 mW เซนติเมตร-2 และ 402 ซม. mW-2 ที่ 600 ° C และ 500 ° C ตามลำดับ) เมื่อดำเนินการกับไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงความชื้นและอากาศ เป็นก๊าซแคโทด เรายังแสดงให้เห็นว่าพันล้านลูกบาศก์ฟุตเหมาะที่จะ 'เดี่ยวห้อง' การดำเนินงานเซลล์เชื้อเพลิงที่ขั้วบวกและขั้วลบปฏิกิริยาเกิดขึ้นภายใน chamber3 กายภาพเดียวกัน การส่งออกพลังงานสูงของ cathodes พันล้านลูกบาศก์ฟุตเป็นผลมาจากอัตราที่สูงของการแพร่กระจายออกซิเจนผ่านวัสดุ ด้วยการทำให้การดำเนินการที่อุณหภูมิลดลง cathodes พันล้านลูกบาศก์ฟุตอาจส่งผลในการดำเนินการในทางปฏิบัติอย่างกว้างขวางของ SOFCs

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เซลล์เชื้อเพลิงโดยตรงและมีประสิทธิภาพแปลงพลังงานเคมีไฟฟ้า energy1 . ประเภทของเซลเชื้อเพลิงต่างๆ เซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์แข็ง ( แบบ ) รวมประโยชน์ของพลังอ่อนโยนต่อสิ่งแวดล้อมที่มีความยืดหยุ่นเชื้อเพลิง อย่างไรก็ตาม ความจำเป็นที่อุณหภูมิสูง ( 800 – 1 , 000 องศา ( C ) มีผลในค่าใช้จ่ายสูงและวัสดุที่เข้ากันได้ challenges2 . อย่างไรก็ดีความพยายามอย่างมากได้รับการอุทิศเพื่อการพัฒนาของอุณหภูมิปานกลาง ( 500 - 700 องศา C ) แบบ . อุปสรรคที่สำคัญเพื่อลดอุณหภูมิการดำเนินงานแบบเป็นคนจนกิจกรรมวัสดุแคโทด electrochemical ดั้งเดิมเพื่อลดปริมาณออกซิเจนในอุณหภูมินี้ regime2 . ที่นี่เรานำเสนอ ba0.5sr0.5co0.8fe0 .2o3 เดลต้า ( BSCF ) เป็นวัสดุแคโทดใหม่เพื่อลดอุณหภูมิแบบปฏิบัติการ BSCF , Incorporated เป็นฟิล์มที่มีเซลล์เชื้อเพลิงซีเรีย แสดงถึงความหนาแน่นพลังงานสูง ( 900 เมกะวัตต์ และกำลังผลิต cm-2 402 cm-2 ที่ 600 ° C และ 500 ° C ตามลำดับ ) เมื่อการ humidified ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงและอากาศเป็นหลอดก๊าซเราเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่า BSCF เป็นเหมาะกับงานห้องเดียว ' เซลล์เชื้อเพลิง ' ที่ขั้วบวกและขั้วลบปฏิกิริยาเกิดขึ้นภายใน chamber3 ทางกายภาพเดียวกัน พลังสูง ผลผลิตของ BSCF แคโทด ผลจากอัตราการแพร่ของออกซิเจนผ่านวัสดุ โดยเปิดใช้งานการลดอุณหภูมิแคโทด BSCF อาจส่งผลในการใช้งานจริงอย่างแพร่หลายของแบบ .