氨氣固態氧化物燃料電池陰極材料開發及全電池製備

本子計畫之目標在開發適用於氨氣型固態氧化物燃料電池(Ammonia-type solid oxide fuel cells,NH3-SOFC)之陰極新材料與新製程，用以製作高效能之陰極。工作重點包括: (1)以燃燒合成法製備奈米多孔氧化物供作陰極原料；(2) 以浸潤(Infiltration)法修飾陰極骨架，使其微結構在陰極/電解質介面有大量催化材均勻被覆，以增大三相界(triple phase boundary, TPB)面積，增加氧氣還原反應(Oxygen reduction reaction, ORR)之速率；(3) 開發兼具高(電子/離子)導性和良好熱匹配性陰極/電解質漸層之陰極。研究初期將以商用電解質、陽極製作電池，接著以子計畫二之產品來製作鈕扣型、平板型電池，再由子計畫三進行封裝與全電池測試，進而檢討整合，評估平板型(5x5cm2)氨氣固態氧化物燃料電池可攜式產電裝置之概念設計的可行性。本總計畫之各子計畫主持人(子一林景崎、子二李積琛、子三施聖洋等教授)均具多年氧傳輸型(Oxygen-transport)與質子傳輸型(Proton-transport)SOFC研究開發之經驗，子一與子二之林、李兩位教授在材料與製程專長已累積相當技術與合作默契，將有助於Ammonia-SOFC技術之開發，所製作之電池原件，由施聖洋教授(子三)在其已建立之高溫高壓SOFC測試平台進行測試，分析電池性能，進而設計氨尾氣燃燒器，預期可完成評估氨SOFC可攜式產電裝置之概念設計。本計畫之執行成果將有助於建立國內新能源系統的技術能量，以促進淨煤減碳，同時培養關鍵技術及系統人才，協助提升我國下世代能源產業之發展。