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エネルギー科学：プロトンセラミック電池の界面の酸エッチングによる活性化
Nature 604, 7906 doi: 10.1038/s41586-022-04457-y
プロトンセラミック電気化学電池は、600°C以下での動作に有望である。バルク電解質のプロトン伝導率が高いことは実証されているが、未知の要因があるため電気化学フルセルに十分活用できていない。今回我々は、こうした問題が、低温プロセスで作製された酸素極–電解質界面の接触不良に起因することを示す。我々は、高温でアニールした電解質表面を、単純な酸処理によって効果的に活性化でき、結果として酸素極と電解質の間で反応性結合が生じ、電気化学的性能と安定性が向上することを実証した。これによって、プロトンセラミック燃料電池の非常に優れた性能が最低350°Cまで可能になり、そのピーク電力密度は600°Cで1.6 W cm−2、450°Cで650 mW cm−2、350°Cで300 mW cm−2で、安定した電気分解動作も1.4 V、600°Cで3.9 A cm−2を超える電流密度で実現できた。今回の研究結果は、セラミック電気化学デバイスにおける界面操作の極めて重要な役割を浮き彫りにするとともに、持続可能なエネルギーインフラに向けた新たな理解と取り組みを提示するものである。
