【国内论文】用于低温固体氧化物燃料电池的 β-Ga₂O₃ 纳米棒电解质的表面重构

        近期，湖北大学的研究团队在学术期刊 Chemical Engineering Journal 发布了一篇名为Surface reconstruction of β-Ga₂O₃ nanorod electrolyte for LT-SOFCs（用于低温固体氧化物燃料电池的β-Ga₂O₃ 纳米棒电解质的表面重构）的文章。

摘要

        固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种有前途的能量转换技术，但电解质导致的高操作温度阻碍了其广泛应用。开发具有快速离子传输的替代电解质在解决这一挑战中起着至关重要的作用。在本研究中，我们提出了一种基于宽带隙半导体Ga₂O₃的新型电解质，通过在氢气中对β-Ga₂O₃纳米棒进行简便的表面处理。该处理使β-Ga₂O₃纳米棒的表面重构，形成一个富含氧空位的壳层的核-壳结构。该纳米棒样品作为SOFC的电解质，提供了0.15 S/cm的高离子电导率，并在550°C时展现出485 mW/cm²的有希望的功率密度。进一步的研究确认了电解质中主要的质子传导，并提出了不同的机制以解释表面重构在快速质子传导中的作用。特别关注核心-壳层界面的同质结，通过讨论界面内建场对质子扩散的调节作用。本研究开发了一种基于β-Ga₂O₃的新型电解质用于低温SOFC，并提出了一种有效的表面还原重构方法，以实现半导体电解质中的快速质子传导。

DOI：doi.org/10.1016/j.cej.2024.152722