固体酸形燃料電池
1 2 Calum R.I. Chisholm, Dane A. Boysen, Alex B. Papandrew, Strahinja Zecevic, SukYal Cha, Kenji A. Sasaki, Áron Varga, Konstantinos P. Giapis, Sossina M. Haile. "From Laboratory Breakthrough to Technological Realization: The Development Path for Solid Acid Fuel Cells." The Electrochemical Society Interface Vol 18. No 3. (2009).
↑ Papandrew, Alexander B.; Chisholm, Calum R.I.; Elgammal, Ramez A.; Özer, Mustafa M.; Zecevic, Strahinja K. (2011-04-12). “Advanced Electrodes for Solid Acid Fuel Cells by Platinum Deposition on CsH2PO4”. Chemistry of Materials 23 (7): 1659–1667. doi:10.1021/cm101147y. ISSN 0897-4756. https://authors.library.caltech.edu/23409/2/cm101147y_si_001.pdf.
1 2 Sossina M. Haile, Dane A.
固体酸は、塩と酸との間の化学中間体、例えばCsHSO4である。 燃料電池の用途で用いられる固体酸は、オキソアニオンである(SO4, PO4, SeO4, AsO4)。 水素結合及び電荷平衡によって結合した強い陽イオン (Cs, Rb, NH, K)によって構成される。
低温において固体酸はほとんどの塩のように規則正しい分子構造を保っている。より高温(CsHSO4では140〜150°C )では、内部で相転移を起こして非常に無秩序な「超プロトン」構造となるものがあり、これによって導電率が数桁増加する。燃料電池に使用すると、この高い導電率により、さまざまな燃料に対して最大50%の効率が得られる。
最初の実証用SAFCは、硫酸水素セシウム(CsHSO4)を使用して2000年に開発された。 しかしながら、電解質として酸性硫酸塩を使用する燃料電池は、燃料電池のアノードをひどく劣化させる副産物をもたらし、それはごくわずかな使用の後でも出力低下を招いた。
現在のSAFCシステムは、リン酸二水素セシウム(CsH2PO4)を使用しており、数千時間の寿命を示している。. 超プロトン相転移を起こす場合、のCsH2PO4は、 導電率が 4桁上昇する。 2005年に、CsH2PO4は湿気のある大気中で250°Cの「中間」温度で安定に超プロトン相転移を起こし、理想的な固体酸電解質となることが示された。燃料電池における湿った環境は、脱水および塩と水蒸気への解離からある種の固体酸(CsHなど)の発生する現象を防ぐために必要である。