科技日報記者 劉志偉 通訊員 胡守庚

　　7月10日，世界著名期刊《科學》（Science），刊發學術論文《電場誘導異質界面金屬態構建超質子傳輸》。中國地質大學（武漢）材料與化學學院吳艷副教授為第一作者，朱斌教授和宋懷兵副研究員為共同通訊作者。這是我國科技工作者在能源領域取得的又一重大原創性研究成果。

　　燃料電池是繼水力發電、熱能發電和原子能發電的第四種發電技術。其潔凈、高效、無污染特點越來越引起關注。燃料電池技術成為國家能源發展戰略的一個重點領域，高離子電導率的電解質開發，是解決目前燃料電池應用的關鍵。

　　長期以來，提高電解質離子電導率的方法，是通過低價陽離子取代高價陽離子，如摻雜三價銥離子取代結構的四價鋯離子，從而產生氧空位，進而提高了氧離子電導率。但是結構摻雜的方法，并沒有有效解決燃料電池電解質面臨的百年挑戰，很大程度上阻礙了燃料電池的商業化進程。

　　中國地質大學（武漢）燃料電池創新研究團隊，一直致力于低溫、高性能燃料電池研究，聚焦高質子電導率電解質的開發，歷經多年的不懈探索，經過反復試驗論證，首次通過半導體異質界面電子態特性，把質子局域于異質界面，設計和構造具有最低遷移勢壘的質子通道。

圖：設計和構造具有最低遷移勢壘的超質子高速通道（A, B）；獲得極其優異的質子電導率（較傳統釔穩定二氧化鋯電解質材料的電導率提升了約3個數量級）（C）; 實現了先進燃料電池示范，在520攝氏度，輸出超過1000毫瓦/平方厘米的功率密度（D）。

　　在傳統質子傳導材料里，質子需要克服巨大的能壘，通過氧空位跳躍前行。本研究如同給質子修建高速公路，即利用半導體異質界面場誘導金屬態，助推超質子實現又快又好地“跑起來”，從而獲得優異的電導率。這與傳統電解質材料電導率相比，提升了3個數量級，并且實現了先進質子陶瓷燃料電池的示范（如上圖）。

中國地質大學（武漢）燃料電池創新研究團隊

　　半導體異質結構和場誘導加速離子遷移，是能源科學領域具有挑戰性的研究課題，該研究成果為優良質子傳輸材料和應用，提供了創新思路，為質子限域傳輸提供了科學方法，為燃料電池研發應用插上了翅膀。該成果將促進新一代燃料電池研究和發展，對發展能源新材料和新技術具有重要科學意義和應用價值。該研究得到了國家自然科學基金委、中國地質大學（武漢）等多方面的支持。