前瞻技術脈動：先進材料與技術(202610)

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2026年4月8日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202610)

鈧高速公路為低溫氫燃料電池鋪路
九州大學（Kyushu University）研究團隊成功將固態氧化物燃料電池（SOFC）的高效運行溫度降至300℃，大幅低於傳統的700–800℃。研究核心在於開發新型電解質材料，以BaSnO₃與BaTiO₃為基體，高濃度摻雜鈧（Sc）後，形成穩定且寬闊的ScO₆八面體質子傳輸通道。此通道具低遷移能障與柔性晶格振動特性，可在不造成晶格堵塞的情況下攜帶大量質子，使 300℃下的質子導電率超過0.01 S/cm，相當於傳統SOFC在600–700℃的水準。分子動力學模擬與晶格動力學分析證實，BaSnO₃與BaTiO₃本身晶格柔軟度高，能吸收比預期更多的Sc原子，突破了長期存在的「高摻雜度降低離子遷移率」矛盾。此技術有望降低燃料電池成本並推動中低溫SOFC商業化，亦可應用於低溫電解槽、氫氣泵及CO₂轉化反應器，對加速氫能與脫碳技術普及具重要意義。研究已發表於《Nature Materials》。
參考資料：Scandium superhighway paves way for low-temperature hydrogen fuel cells. TechXplore, 2025/8/8

自適應電解質增強快速充電和高能量電池的穩定性
馬里蘭大學（University of Maryland）研究團隊發明出新型自適應型電解液，能在電池充電過程中動態擴展電化學穩定窗口，兼顧高能量密度與快速充電需求。該設計靈感來自鹽析效應，透過精選兩種溶劑與一種鹽組成三元系統，並將配方設定在接近相分離的雲點（cloud point）。在充電時，電解液因離子濃度梯度而觸發局部相分離，進而擴大穩定電位範圍，抑制副反應發生。研究團隊已在水系鋅金屬電池與非水系鋰金屬電池中驗證此機制，結果顯示其可顯著提升庫倫效率與循環穩定性。不同於傳統聚焦於分子層面修飾溶劑或鹽的作法，本研究採用相平衡工程觀點，從整體系統動態行為出發設計電解液。未來團隊計畫將該策略延伸至凝膠型系統，並進行軟包電池的實際充電測試，期望推動快充電池在電動車與儲能領域的商業化應用。研究已發表於《Nature Energy》。
參考資料：Self-adaptive electrolytes expand stability for fast charging and high-energy batteries. TechXplore, 2025/8/8

問與答：新物理模型旨在促進儲能研究
美國北卡州立大學（North Carolina State University）研究團隊提出「Chen-Huang非平衡相變轉換（NExT）模型」，可描述鋰離子電池在快速充放電等非平衡狀態下的相變行為，該模型引入路徑因子，考量鋰含量、機械應變、缺陷與結構有序度對能量變化的影響，並成功模擬與實驗數據吻合，此模型可用於改善快充安全性、熱管理與電極材料設計，並可拓展至多價離子電池等其他能源儲存系統。研究成果發表於《The Journal of Physical Chemistry C》。
參考資料：Q&A: New physical model aims to boost energy storage research. TechXplore, 2025/8/8

下一代太陽能電池很快就能收集室內光，用於無電池設備
倫敦大學學院（UCL）領導的國際團隊研發出耐用且高效的鈣鈦礦室內光太陽能電池，能將室內光（1,000 lux，相當於明亮辦公室光）轉換效率提升至37.6%，創下同類最佳紀錄。該電池壽命顯著延長，預估可穩定運作五年以上，遠超過過去僅能維持數週或數月的鈣鈦礦設備。研究重點在於降低材料與電荷收集層界面的陷阱缺陷密度，這些缺陷會阻礙電子流動並加速材料劣化。團隊引入氯化銣（RbCl）促進晶體均勻生長、減少應力，同時使用兩種額外化學物質穩定碘離子與溴離子，防止離子遷移造成的相分離與性能衰退。長期測試顯示，經100天後新電池保留92%初始性能（對照組僅76%），在55°C下連續強光300小時後仍保留76%性能（對照組降至47%）。此技術低成本且可用印刷製程大規模生產，未來有望應用於鍵盤、感測器、遙控器等物聯網設備，實現免電池化與永續供能。（1230字；圖1）
參考資料：Next-generation solar cells could soon harvest indoor light for battery-free devices. TechXplore, 2025/8/11

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