前瞻技術脈動：能源技術（202516）

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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 2025年5月29日

圖、前瞻技術脈動：能源技術（202516）

新型鈣鈦礦基負極材料在中低溫下達到高效率
傳統的固態氧化物燃料電池(SOFC)需要在超過 700°C 的溫度下才能正常工作，這限制了它們的適用性，降低了它們的效率和功率輸出，並且經常損害它們的耐用性。東京理科大學等研究團隊透過開發一種新型電洞-質子混合導體材料，在PC-SOFC方面取得了突破。該材料為鈣鈦礦型氧化物陶瓷，其化學式為 BaCe 0.4 Pr 0.4 Y 0.2 O 3 − δ (BCPY)。這種材料可用於 PC-SOFC 的陽極電極，具有混合傳導功能的緻密膜可透過擴大電化學反應面積來提高PC-SOFC 的性能。
參考資料：New perovskite-based anode material achieves high efficiency at low and medium temperatures. TechXplore. 2024/06/21.

常見的塑膠可隨著季節被動地冷卻和加熱建築物
隨著全球氣溫上升，維持適居建築已成為全球性挑戰。由Princeton University和University of California, Los Angeles研究團隊發表於《Cell Reports Physical Science》期刊的研究成果指出，該團隊提出一種利用常見的塑膠隨著季節調節建築物溫度的被動方法。透過調控建築表面塗層的光學特性，以控制特定波長內的輻射熱流，這些材料可達到顯著的節能效果，並超越傳統建築外殼的熱舒適性(thermal comfort)。該方法利用了環境中輻射熱的自然行為，可在夏季減少來自地面的熱量增加，並在冬季減少熱量損失，同時保持天空的冷卻效應。這些創新技術可為全球建築能源效率提供永續解決方案，特別適用於冷卻需求高、資源有限的地區。
參考資料：Common plastics could passively cool and heat buildings with the seasons. Science Daily. 2024/06/27.

電化學分子印跡催化劑可實現高能量密度鋰硫電池
電池的能量密度和循環性能仍達不到商業要求。最近，引入催化已成為增強陰極動力學和提高硫利用率的有效策略。然而，固相催化劑與固體Li2S之間的有限接觸和弱相互作用嚴重限制了硫的有效可逆轉化，特別是在高硫負載和稀電解質的情況下，從而極大地限制了電池的能量密度和循環穩定性。該合作小組利用金屬硫化物(MS)的不可逆脫鋰特性，開發了一種適用於鋰硫電池的電化學分子印跡技術。透過鋰化/脫鋰製程預先嵌入Li2S，並透過酒精清洗去除Li2S，在MS中建構Li2S印跡缺陷。結構表徵表明，由於Li2S的脫除，催化劑中形成了硫空位。研究人員也透過測試不同的MS證明了該方法的普適性，催化劑性能與硫空位含量呈正相關，這表明為MS中的Li2S定制的缺陷可以顯著促進反應。經過材料篩選，透過QCM證明了MI-Ni3S2對Li2S的靶向吸附效果，並透過Li2S活化電位實驗證明了Li2S氧化的高催化轉化效果。
參考資料：Electrochemically molecular-imprinted catalysts enable high-energy-density Li-S batteries. TechXplore. 2024/06/28.

科學家開發出用於低溫鋰金屬電池的新型電解質
現有的碳酸鹽電解質限制了鋰金屬電池在低溫環境下的應用，因溶劑分子與鋰離子之間的強烈相互作用會阻礙鋰離子的遷移和鋰金屬界面的穩定性。中國科學院金屬研究所的李峰教授領導的研究團隊，針對低溫環境下鋰金屬電池的挑戰，開發了一種新的電解質設計策略，以調節溶劑中氧鍵結能量，從而改善其性能。他們在美國化學學會期刊《Journal of the American Chemical Society》上發表了這一研究成果。研究中發現，溶劑中氧鍵結能量與離子協調和界面傳輸密切相關。透過廣泛篩選，選擇了基於四氫呋喃的醚類溶劑，這些溶劑具有較弱的氧鍵結能量。在此基礎上，利用氟化溶劑與醚類溶劑分子之間的氫鍵作用進一步減弱了溶劑對鋰離子的影響，顯著加速了鋰離子的溶劑化作用，減少了溶劑對界面傳輸和穩定性的負面影響。(1176字；圖1)
參考資料：Scientists develop new electrolytes for low-temperature lithium metal batteries. TechXplore. 2024/07/02.

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