图为陶瓷燃料电池单片

　　目前各类燃料电池中能量转化效率最高的“陶瓷电池”,竟是一枚约1毫米薄、巴掌大小的陶瓷片。记者12月20日从中科院上海硅酸盐研究所获悉,该所固体氧化物燃料电池小组在国内率先取得突破进展,有能力将300片“陶瓷电池”层叠串联,功率可满足一户普通家庭用电需求。
　　火力发电厂将煤炭蕴藏的化学能,依次转化为热能、机械能,再转化成电能,平均转化率约35％。而陶瓷介质燃料电池高达50％到60％,居各类燃料电池之首,比氢燃料低温型质子交换膜电池高一成以上,而且不需铂金等贵金属催化剂就能快速反应,对燃料气体也不“挑食”,氢气、天然气、煤气等均可使用,易于推广。

　　课题组长王绍荣研究员向记者展示了一块仅10厘米见方的陶瓷电池单片。其关键夹层是一片以氧化锆为主要成分的特种陶瓷,厚度为0.015毫米,比纸还薄。陶瓷薄膜正面涂有黑色的稀土金属复合氧化物,作为正极;反面是一层较厚的绿色“金属陶瓷”,作为负极。在750摄氏度实验温度下,空气中的氧分子吸附于黑色正极,2个氧原子会分别从涂层上“抢走”2个电子,变成氧离子;随后这些带电的离子穿过陶瓷膜,与负极那一边的氢气反应,并释放出能量,生成无污染的水。氧不断“劫持”电子穿越薄膜,正负两极间便形成电压,产生电流。

　　陶瓷电池从单片到组合,恰似“千层之台,起于垒土”。王绍荣介绍,一片陶瓷电池目前为1伏电压,功率仅12到14瓦;将60片层层叠加,封接为一个呈立方体的小电池堆,大小近似“热水瓶”,功率可达800瓦左右;再将5个“热水瓶”串联成一个不大的电池组,就有300伏电压和4000瓦功率,“拖”两三个空调没问题,走入家庭前景看好。

　　事实上,家用燃气灶火焰温度远高于750摄氏度,既可为陶瓷电池组输入天然气、煤气等反应气体,又可为电池启动加热,加之电池组外套上的保温材料,就能确保较高反应温度。电池放电同时,还伴有大量高温废热产生,可进行循环利用,替代热水壶、热水器功能。据预计,随着国产材料科技发展,兆瓦级“陶瓷电池”也会出现,电池变身发电厂都有可能。