对于一种新的替代能源技术的使用这是不够的。它也必须足够的廉价与传统化石能源竞争。这一直是固体氧化物燃料电池（SOFC）装置不经过燃烧直接将燃料转化成电力-如甲烷和氢-的一个很高的障碍。但现在研究人员报告说，他们已经想出一类更便宜的制备SOFC制造关键部件的新配方，这可以大幅降低其总体成本。

“这是一个极好的技术示范，”来自伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的材料科学家和燃料电池专家Sossina Haile说，他并没有参与该工作。 “我认为这是让人兴奋的。”

燃料电池的工作原理就像一个电池。它的内部，两个电极由一个传导电解质隔开。在固体氧化物燃料电池的情况下，电解质包括固体陶瓷膜。在典型的设置中，空气被供给到带负电荷的电极，或者阴极，在那里氧分子获取额外的电子。然后这些氧离子，穿过膜行进到带正电荷的阳极。在那里，它们与燃料中的分子反应，生成水、二氧化碳和电。电力是通过一个回路给我们的设备供电的，然后他们返回到阳极。只要有燃料输送，SOFC就能继续供电。

固体氧化物燃料电池具有一些有前景的能力。该设备产生电力的效率可以匹配大型天然气为基础的发电厂。但是，尽管发电厂是巨大的并且需要花费数亿美元打造，但是固体氧化物燃料电池可以被制成任何尺寸。这使得它们作为可以用于医院和制造工厂以及用于生产没有连接到电网的分散式电源系统的备用电源非常吸引力。

但固体氧化物燃料电池有其缺点。在常规的氧气传导固体氧化物燃料电池中，膜是由称为氧化钇稳定的氧化锆，或YSZ陶瓷制成，并且电池在800℃〜1000℃下使用的效率最高。这意味着它们必须使用耐热材料，使得它们对于大多数应用来说成本太昂贵。近年来，研究人员已经开始探索由钇掺杂的钡锆酸（BZY）陶瓷制成的替代膜。这些设备在将氢气和氧气转换的、水和电力的情况下工作最佳，甚至可以在大约600℃的较低温度下工作。不同于传统的固体氧化物燃料电池，BZY膜允许不带负电荷的氧离子向阳极流动，正电荷的氢离子以相反的方式朝阴极流动。但他们还不能与氧传导固体氧化物燃料电池的动力输出相比。

现在，科罗拉多矿业大学的材料科学家Ryan O’Hayre和他的同事们已经找到一种方法来提高BZY燃料电池的功率。研究人员怀疑的一个问题是BZY膜的制备方式。混合不同的陶瓷成分通常需要将其加热到高达1700℃的温度。但在该高温状态，钡蒸发成气体，从而使得它更难均匀地混合在整个陶瓷中。 O'Hayre和他的同事最近发明了一种称为固态反应烧结的替代混合方案，从而降低了混合温度。并且现在他们发现，在其陶瓷的混合物中添加微量O'Hayre称之为“神奇仙尘”的东西-实际为铜和氧化镍-，可以使他们能够将温度降低到1450℃，低于钡汽化的阈值。这反过来，导致更均匀的BZY混合物和他们的设备性能的改进。

一个单一的氢固体氧化物燃料电池几乎增加了一倍输出功率，研究人员将这种变化发表在最新一期的科学杂志上。不仅如此，新的电池也与氧离子传导电池的输出匹配。更重要的是，新的BZY电池在约500℃下工作最好，这是燃料电池工业梦寐以求的温度。

O'Hayre和Haile告诫说，新的进步不会一夜之间彻底改变SOFC行业。到目前为止，O'Hayre的研究小组制作的只是单个电池。相比之下，商用设备的工作需要连接多个这样的设备，被称为燃料电池“堆”，以此产生更多的电力工作。如果未来BZY型固体氧化物燃料电池堆也与单个设备一样的工作，那么它最终可能引爆燃料整个电池产业。

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶    校正：摩天轮