熊本大學發表了一項研究成果,成功地在以氧化石墨烯(Graphene Oxide)作為固體電解質的燃料電池中,將最大輸出功率密度提升至0.7 W/cm²。研究團隊透過大幅降低氧化石墨烯膜與電極之間的界面電阻,實現了高性能燃料電池運作。
燃料電池的性能高度仰賴使用的固體電解質。目前主流仍以含氟高分子電解質膜為主,但其製造與廢棄過程伴隨較大的環境負荷,已成為重要課題。在此背景之下,具有環境友善特性的氧化石墨烯被視為替代材料而受到關注。然而,在過往研究中,氧化石墨烯的輸出功率密度仍有不足,因此實際應用有所侷限。
為解決上述問題,熊本大學對氧化石墨烯膜表面進行酸處理予以活性化,再將其夾置於電極之間。透過全新的界面設計技術開發,成功地大幅降低了氧化石墨烯膜與電極之間的界面電阻。利用交流阻抗法進行分析後,確認界面電阻已降至極低水準。
在燃料電池試作測試中,該系統於40℃條件下達到最大0.7 W/cm²的輸出功率密度,大幅超越過去文獻報導的最高值0.25 W/cm²,且此水準可與厚度25 μm之含氟高分子電解質膜燃料電池匹敵。此外,研究亦證實此次提出的界面設計方法不僅適用於氧化石墨烯膜,對於其他奈米膜、高分子膜同樣具有顯著的性能提升效果。