元素百科为您介绍使用少量金属使燃料电池的寿命最大化。燃料电池是未来能源技术的关键，它正在成为环保和可再生能源。尤其是由陶瓷材料组成的固体氧化物燃料电池，由于其能够将各种形式的燃料如生物质、液化天然气和液化石油气直接转化为电能而受到越来越多的关注。

KAIST的研究人员介绍了一种提高电极材料化学稳定性的新技术，这种技术可以通过使用少量的金属来延长电极材料的寿命。

决定固体氧化物燃料电池性能的核心因素是氧的还原反应发生的阴极。传统上，具有钙钛矿结构（ABO3）的氧化物用于阴极。然而，尽管钙钛矿氧化物在初期的性能很高，但性能却随着时间的推移而下降，限制了它们的长期使用。特别是阴极操作所需的高温氧化状态导致了表面偏析现象，氧化锶（SrOx）等第二阶段在氧化物表面积累，导致电极性能下降。这一现象的具体机制和有效抑制这种现象的方法尚未提出。

利用计算化学和实验数据，WooChul Jung教授在材料科学与工程系的团队观察到，钙钛矿电极晶格中锶原子周围的局部压缩态削弱了Sr-O键的强度，进而促进了锶的偏析。研究小组确定，锶表面偏析的主要原因是钙钛矿型氧化物中应变分布的局部变化。基于这些发现，研究小组在氧化物中掺杂了不同尺寸的金属以控制阴极材料中晶格应变的程度，有效地抑制锶的偏析。

Jung教授说:“这项技术可以通过在材料合成过程中加入少量的金属原子来实现，而不需要任何额外的过程。”他继续说，“我希望这项技术将有助于开发高耐久性钙钛矿氧化物电极未来。”

在2018年的第一期《能源与环境科学》杂志上，Jung教授和首尔大学化学工程系的Jeong Woo Han教授共同主持了这项研究。