新固体氧化电池内部结构
但固体氧化电池并非十全十美。它存在一个非常严重的缺陷:电池密封技术不够完整。美国弗吉尼亚理工大学材料工程系的副教授卢佩珍说密封技术上的缺陷是影响固体氧化电池走向市场化的最大原因。而卢教授提出了自己的解决方案。
固体氧化电池由耐热性高达1000摄氏度的陶器材料制成,因此它能在高温情况下将氧离子同空气分开。被分离的氧离子在电池中穿过晶格使燃料氧化。这一化学反应产生电子。电子流过外电路形成电流。
为了产生足够的电量带动某一电器,科学家们经常将许多固体氧化电池串联在一起。每个电池的构造都相同:一端为空气,一端为燃料。空气中的氧气氧化燃料产生电子。在这些相互联系的固体氧化电池中,最重要的是将独个的电池隔离起来,这样不同电池里的空气及燃料就不会泄露或者混合。而如果出现泄露或者混合则有可能导致电池效能下降甚至内燃。要实现不同固体氧化电池的完全隔离需要先进的密封技术。
为达到理想的密封效果,卢佩珍发明了一种新型的玻璃用来密封单个的固体氧化电池。她说这种玻璃可以自动密封,同时也能为电池带来长期的稳定性。新发明的密封玻璃中不含氧化钡、氧化钙、氧化镁及氧化铝,而且氧化硼的含量也极少,这样使得密封玻璃要能与不同的氧化电池及金属电池在不同空间、不同温度下相容。
截止目前,美国能源部已为卢佩珍的固体氧化电池研究拨款36.5万美元。此外,为制造理想的固体氧化电池,首先需要有燃料。氢气是最清洁的燃料,因为它燃烧后的产物是水。然而,自然界中缺少大量的氢气储备,因此必须人为制氢。固体氧化电池可作为电解剂这一特点为人们提供了将水分解成氢气的理想方式。目前卢佩珍及她的工作团队亟待解决的是如何使生产氢气能大量、经济地进行。