九州大學的研究人員最近開發出一種新型固態氧化物燃料電池（SOFC），其運作溫度降低至 300℃（500°F），這一點相較於傳統 SOFC 的運作溫度來說，實在是個不小的創新。研究團隊在新聞稿中指出，這項新發現有望促進成本低廉、低溫運作的固態氧化物燃料電池的發展，並大幅加速這些設備的實際應用。這項進展可能使這種能源生成設備變得更加經濟實惠，並能夠在更廣泛的範圍內使用。
固態氧化物燃料電池的主要挑戰之一便是其所需的高運作溫度，通常在 700-800℃（1292°F-1472°F）之間。這樣的高溫要求使用昂貴且專門的耐熱材料，這使得該技術在許多應用中顯得成本過高。因此，降低運作溫度將有助於減少製造成本，進而促進其普及。研究團隊的成功來自於對燃料電池電解質的重新設計，這一陶瓷層負責傳輸質子（氫離子）以產生電力。
傳統上，科學家在設計電解質時面臨一個權衡問題，添加化學摻雜劑可以增加可用質子的數量，但同時也可能會堵塞材料的晶格結構，從而減慢質子的運動並降低性能。九州大學的研究團隊針對這一問題進行了深入探索，並成功找到了一個平衡點。他們尋找能夠容納大量質子並允許其自由運動的氧化物晶體，最終在新研究中達成了這一目標。
研究人員發現，通過對兩種化合物，即錫酸鋇（BaSnO3）和鈦酸鋇（BaTiO3）進行高濃度的釔（Sc）摻雜，可以創造出一種高效的結構。分析結果顯示，釔原子形成了一種研究人員所稱的“ScO₆ 高速公路”，這一結構在材料內部創造了一條寬且柔性振動的通道。這種通道既寬又柔和振動，能夠防止通常困擾重摻雜氧化物的質子捕獲現象。
最終，這種新材料在 300℃ 下的質子導電率達到了 0.01 S/cm，這一性能水平與運行溫度高於雙倍的傳統 SOFC 電解質相當。這項研究的意義不僅限於這種特定的燃料電池，創建材料中高效離子通道的設計原則為其他能源技術的開發提供了基礎。研究團隊的成員 Yamazaki 教授表示，這一理念還可以應用於改善其他脫碳工具。
他強調，除了燃料電池之外，這一原則還可以應用於其他技術，例如低溫電解、水泵及將二氧化碳轉化為有價值化學品的反應器，從而擴大脫碳的影響。該項目的目標是將長期以來的科學挑戰轉變為實際成果。Yamazaki 教授提到，他們的工作將一個長期存在的科學悖論轉化為實用解決方案，讓經濟實惠的氫能更接近日常生活。這項研究不僅展示了材料科學的潛力，還為未來的能源技術發展提供了新的視野。
