劃時代突破：低溫SOFC加速氫能普及，開創能源新未來！

“我们的工作将长期存在的科学悖论转化为实际解决方案，使经济实惠的氢能源更贴近日常生活。” – 九州大学教授山崎嘉弘。这句话预示着低温固体氧化物燃料电池（SOFC）技术突破即将带来的能源变革。

SOFC的低温化革命：氢能源普及的加速器


传统固体氧化物燃料电池（SOFC）需要在700-800°C的高温下运作，这不仅增加了材料成本，也限制了其在消费级领域的应用。如今，九州大学的研究团队成功研发出可在300°C下高效运作的低温SOFC，这项突破有望大幅降低成本，加速氢能源的普及应用。想象一下，未来的家用电器、汽车甚至无人机，都可能搭载这种经济实惠且高效的氢燃料电池，这将是能源领域的一场重大革命。


电解质：SOFC性能的核心瓶颈


SOFC的核心部件是电解质，其性能直接决定了燃料电池的效率。长期以来，科学家们面临的挑战是如何在较低温度下提升电解质的离子传导能力。传统的陶瓷电解质需要在高温下才能保证氢离子（质子）的快速移动。换言之，在较低温度下，氢离子的移动速度会大幅降低，从而限制了燃料电池的效率。“我们着手打破这个瓶颈。” 九州大学教授山崎嘉弘如是说，道出了科研团队攻克技术难关的决心。


钪掺杂：突破“掺杂剂悖论”的关键


为了突破低温下离子传导能力不足的瓶颈，研究人员将目光投向了材料的掺杂改性。他们发现，钪（Sc）掺杂的锡酸钡（BaSnO3）和钛酸钡（BaTiO3）在300°C时表现出优异的质子传导率。这项发现打破了长期存在的“掺杂剂添加量与离子移动速度”的矛盾。过去，人们认为添加过多的掺杂剂会堵塞晶格，降低质子移动速度。然而，钪掺杂却巧妙地解决了这个问题，实现了掺杂剂添加量与离子移动速度的双赢。

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“ScO6高速公路”：质子传输的快速通道

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那么，钪掺杂是如何实现质子快速传导的呢？研究表明，钪原子连接周围的氧原子，形成了一条“ScO6高速公路”，质子沿此路径移动，迁移势垒极低。这意味着质子可以非常容易地从一个位置跳跃到另一个位置，从而实现快速的离子传导。“结构分析和分子动力学模拟表明，Sc原子连接周围的氧原子，形成一条‘ScO6高速公路’，质子沿此路径移动，迁移势垒极低。” 山崎嘉弘教授解释道。这条“高速公路”既宽阔又振动柔和，有效地防止了质子被捕获，确保了质子的流畅传输。

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低温SOFC的广阔应用前景

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这项研究成果不仅为经济实惠的中温SOFC铺平了道路，也为其他技术领域带来了新的可能性。例如，低温电解器、氢气泵和二氧化碳转化反应器等。这项技术在脱碳领域具有广泛的应用潜力，有助于我们构建一个更加清洁、可持续的能源未来。此外，这项研究打破了长期存在的“掺杂剂添加量与离子移动速度”的矛盾，为材料科学的研究提供了新的思路和方法。

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展望：迈向氢能社会的基石

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低温SOFC技术的突破，无疑为氢能社会的到来奠定了坚实的基础。通过降低成本、提高效率，这项技术将使氢能源更加贴近日常生活，从而推动能源结构的转型。我们有理由相信，在不久的将来，氢能将在交通、电力、工业等领域发挥越来越重要的作用，为应对全球气候变化贡献力量。这项研究成果发表在相关学术期刊上，读者可以透过搜尋“低温固体氧化物燃料电池”、“钪掺杂锡酸钡”、“ScO6高速公路”等关键词找到更多相關的資料。

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Kyushu University. (2025, December 5). New low temperature fuel cell could
transform hydrogen power. ScienceDaily. Retrieved December 5, 2025 from
www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251204024241.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by Kyushu University. Note: Content may be edited for style and length.