单部件燃料电池的研究进展

盛彬, 曾权宇, 李雨辰, 孟则达, 甘甜(苏州科技大学　化学与生命科学学院)

摘要：传统固体氧化物燃料电池(SOFCs)需要保持较高的工作温度，不利于其不同组分的兼容和长期稳定性，这阻碍了SOFCs的商业化进展。若降低反应温度则会带来显著的界面阻力和反应动力学损失，使输出功率降低。最近，单部件燃料电池(SLFC)作为一种新型能源转换装置被提出，与传统三组分SOFCs不同，SLFC的特点是具有一个半导体-离子异质结构材料混合离子导电的均匀层，p-n异质结构和内建电场的存在可以实现电荷分离，提高了燃料电池的稳定性和耐久性，使其在低温下也具备良好的离子电导和电池性能，具有广阔的发展前景。本文对最近几年以来SLFC领域的研究进展做了一个简要的综述，回顾了SLFC中异质结与能带对准隔绝电子的工作原理，研究空间电荷区与晶格应变对界面离子传导的影响，总结了研究者在半导体-离子材料上做出的改进，并讨论了该燃料电池的优势和未来的发展方向。

关键词：单部件燃料电池；p-n 异质结；离子传导；钙钛矿；半导体材料