在过去的几十年里，燃料电池技术得到了快速发展，目前已经应用于许多领域，如汽车、热电站、移动设备等。燃料电池可以不通过燃烧将储存在燃料中的化学能直接转化为电能，具有更高的发电效率，其中固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）的发电效率更是可达50-60%，对发电过程中产生的高品质余热进行回收利用，可将热-电联供的能量转换效率提升至80-90%，同时具有反应温度高、催化剂不含贵金属、燃料来源广、能够热电联供等优点，是近年来发展速度最快的燃料电池。

SOFC燃料电池是由氧电极（阴极） 、燃料电极（阳极）、夹在两者之间的致密离子导体（固体电解质）及连接阳极和阴极以收集电能的外部电路组成。工作过程中，SOFC的电极并不直接参与反应，而是为电化学反应提供反应场所，并传导电化学反应产生的(或需要的)电子，如在阴极是利用电子将来自于空气中的氧气还原成氧离子，在阳极则是将生成的氧离子与氢气反应形成水分子，并生成电子。而电解质作为SOFC电池的核心材料，其主要作用就是将阴极生成的O^2-输送到阳极参与反应，同时还起到阻隔燃料气与氧气，防止两者直接接触而导致电池失效的作用。因此，氧化物电解质性能的提升是优化SOFC性能的关键。

SOFC的工作原理

通常为保证SOFC燃料电池更有效地传输氧离子，提高整体效率，并防止电子通过电解质直接从阳极流向阴极而发生短路现象，要求电解质材料具有高的离子电导率(在1000℃时≥0.1S/cm)和低的电子电导率(在1000℃时小于10^-3S/cm)；使电解质与电极接触良好，以免发生开裂和脱落等现象；同时要在氧和燃气环境下保持化学稳定，在较宽的温度和氧分压范围内保持热力学稳定，与其它电池组件在热膨胀系数上匹配，具有良好的气密性以及适宜的力学性能等。面对这样的严苛条件，SOFC电解质材料的研究目前都是氧化物陶瓷材料。

在CAC广州国际先进陶瓷产业链展览会、CAPE广州国际先进粉体装备展览会双展同期举办的“2024全国先进陶瓷与新能源产业创新发展论坛”上，粉体圈特别邀请来自西北工业大学的李致朋教授，现场分享报告《纳米陶瓷材料在新能源领域的应用及发展》，内容包括：

1、多元素高熵掺杂的质子传导电解质材料研究。通过微观结构的深入研究，同时配合理论计算的手段，深入分析多元素高熵掺杂对于钙钛矿结构晶体结构、晶粒尺寸、过渡相、成分比例、元素析出、晶格间距等因素的影响；探究随着材料构型熵逐步增加导致的体系吉布斯自由能降低程度和材料体系稳定性的提升效果，更加深入的介绍固体氧化物材料的质子传导及其制约机制。

2、通过从材料微观结构的深入理解，传质机制的剖析，探索新型SOFC电解质材料的研发，并拓展SOFC材料制备技术在SOFC产业领域的应用，为SOFC产业化提供核心材料的技术支持。

报告人介绍

李致朋，西北工业大学教授，博士生导师，国家级领军人才，双碳科学与新能源技术中心主任。本科毕业于北京师范大学物理系，博士毕业于新加坡国立大学材料科学与工程学院；曾在新加坡国立材料研究与工程院、日本国立物质材料研究院、美国国家标准局担任研究员，期间曾对澳大利亚昆士兰大学进行多次访学研究；随后在美国硅谷的一线工业界从事产业化的高端制造，担任美国硅谷世界500强企业的首席工程师及项目负责人。出国学习和工作近20年，拥有从学术到产业化的全链条实践经验，掌握了新材料、新能源燃料电池的前沿核心技术，尤其是产业化的一线技术。回国后担任西北工业大学教授。

CAC2024广州先进陶瓷展