新材料地平线——半导体-离子材料用于下一代燃料电池和能源技术

目前太阳能电池(solar cell)的研究广泛基于半导体物理，但是还没有用到化学能源的转化。自上世纪1839年由Grove发明燃料电池后，经过科研工作者历代努力，通过不断改进其三个主要组件：电解质，阳极和阴极来提高燃料电池性能。这其中，电解质是核心，主导着燃料电池技术发展。朱斌博士所带领的团队通过多年大量的科研实验和理论研究，发展了无电解质隔膜的燃料电池，在世界别树一帜，有望引领全球下一代燃料电池的发展。这其中，由朱斌博士提出的1，“半导体离子材料,器件和技术”2，“半导体能带的设计和技术进行燃料到电能转化”3，“单部件无电解质或阳极-阴极-电解质”三合一”燃料电池”将半导体能带和相关结的性能设计引入下一代先进燃料电池的研发，新型燃料电池能够实现更有效的燃料-电能的转换，重复实验所得到的性能已超越传统的燃料电池。朱斌博士致力于环保节能技术的研究超过25年，早年在瑞典皇家工学院组建的先进纳米复合FC的研究中心（NANOCOFC），www.nanocofc.com，目前已成为一个新型燃料电池研发的世界前沿。在这些工作中，“阳极，电解液和阴极材料可以集成为一体”发展出“无电解质的燃料电池（EFFC）”被“自然纳米技术”选为研究亮点并命名为：“三合一”. (Nature Nanotechn，卷 6，页：330（2011），以提供更直接和更有效的“燃料-电转换‘。该EFFC是独特的功能性半导体-离子材料，可以协同功能化半导体，能带与离子电化学过程，从而实现更有效的燃料-电能转换。这种新生代的燃料-电能装置可以定义为半导体-离子燃料电池，性能优于传统离子电解质燃料电池。此类新型材料代表着新的交叉学科前沿，例如半导体-离子材料/学, 联合太阳能电池和燃料电池，半导体物理和电化学，将建立下一代先进的燃料到电能转换。