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High-end Talent/高端人才 科技助力能源事业 创新成就科研未来 ——记湖北省百人计划特聘专家、湖北大学物电学院特聘教授朱斌博士 ○文/贾海琴 15年2月2日，爱思唯尔（Elsevier）发布2014年 p/n结的半导体能带结 20中国（大陆地区）高被引学者榜单，其中湖北 构和势垒，克服了燃料 大学物电学院特聘教授、湖北省百人计划特聘专家朱 电池无电解质隔膜而 斌入选该榜单中能源学术领域中国高被引学者名单。 造成短路的难题同时 据了解，中国高被引学者榜单遴选标准是研究者作为 避免了燃料电池主要由 第一作者和通讯作者发表论文的被引总次数在本学科 电解质和电极（阳极和 所有中国（大陆地区）的研究者中处于顶尖水平，2014 阴极）界面产生的功率 年该榜单分38个学术领域共遴选出1651名最具世界影 损失。电池低温工作性 响力的中国学者并呈现给学术界和公众。朱斌在能源 能好，在500℃下输出 学科排名前列。可见，朱斌教授在能源领域取得的成 功率密度达600毫瓦/ 绩已经被世界权威机构认可，他为能源科技的发展做 平方厘米以上，远高于传统结构的离子电解质燃料电 出的贡献也是不可忽视的。 池。与现有的氧化物燃料电池相比，该电池具有以下 突出优点：结构简单（为单一部件的器件可以用简单 科技创新，硕果累累 的机械制造；而传统燃料电池为阳极-电解质-阴极三 进入21世纪以来，绿色能源、绿色产业等新兴词语 部件组成的复杂电化学装置），容易实现；克服了传统 不断涌现，燃料电池将是继火电、水电和核电之后的 SOFC各部件材料匹配技术复杂及热脆裂难题；电池 第四种可大规模生产的绿色电力技术。然而，以电解 重复性良好，制造工艺大大简化，成本低廉，为进一步 质材料为核心的传统氧化物燃料电池（SOFC）由于各 发展具有市场竞争性的SOFC产品开辟了一条新的途 部件间的兼容和匹配的复杂技术引起的科学问题和高 径。该器件实现了SOFC低温、高性能、无陶瓷材料部 造价严重阻碍了其市场化进程。对此，朱斌教授进行 件间的匹配难题，有望在交通电源、移动电源、动力电 了20多年长期深入而细致的研究。 源（电动汽车）等领域获得广泛应用。据悉，该研究已 2010年，朱斌教授发明了无电解质燃料电池-单 申请多项美国和中国发明专利。 部件装置，该装置首次创造了不用电解质隔膜而只用 无电解质燃料电池是燃料电池170多年来发展历 一个功能材料的单部件来构造燃料电池，打破了传统 程中的革命性突破，它去除了燃料电池产业化的瓶颈； SOFC需要阳极、阴极和电解质多种材料精确匹配的 由于无电解质层，该电池是三合一单部件结构，把燃料 限制，大大降低了制造成本。其核心单部件是由掺杂 电池的制造从复杂的电化学制造简化为简单的机械制 氧化铈与金属半导体氧化物构成的新型半导体-离子 造；该发明开创了新一代能源技术：联合燃料电池-太 功能材料，在燃料氢气或天然气作用下，在电池的燃 阳能电池原理的物理电化学器件；该电池的生产成本大 料接触面形成n型导电区，在空气接触面形成p型导电 幅降低，制作成本仅为传统固体氧化物燃料电池成本的 区，得到类似于太阳能电池的p/n结，构成无电解质隔 1/10。该器件能极大地简化生产工艺、降低生产成本， 膜燃料电池实现发电。