高溫如何讓燃料電池「漏電」？最新研究揭密能源損耗關鍵

燃料電池技術既能將電能轉化為氫氣燃料，也能反向運作，透過消耗氫氣來為多個產業提供潔淨能源。一般來說，高溫是提升能源轉換效率的關鍵要素，這種效率甚至能超越傳統燃燒引擎。但最新研究發現，就像水管會漏水一樣，燃料電池也可能會「漏電」。

勞倫斯利佛摩國家實驗室（LLNL）量子模擬團隊在《PRX Energy》期刊發表突破性研究，首度揭露高溫如何導致廣泛使用的燃料電池材料出現電子洩漏現象。研究主要作者張勝利（音譯）物理學家指出：「傳統模型往往忽略溫度引起的原子振動效應，但我們的計算顯示，這種影響絕不可忽視——特別是當操作溫度超過600開爾文時，這正是此類電池的典型工作溫度。」

研究團隊運用頂尖量子力學模擬技術，深入分析常見的固態氧化物電解質「鋯酸鋇」的微觀世界。他們特別追蹤電子逃離原子後留下的「電洞」。張勝利解釋：「我們不希望電池內部出現電子或電洞傳輸，因為這會消耗輸入能量卻無助於能源轉換，直接降低電池效率。」

模擬結果顯示，高溫振動會將電子價帶向上推升，使帶負電的粒子更容易逃逸。研究人員發現，當考慮高溫因素時，系統中的正電洞數量暴增四倍，意味著有害的電子流失量也同步增加四倍。

共同作者、計畫主持人喬爾·瓦利（Joel Varley）表示：「這些發現讓我們能精確量化溫度與漏電的關聯性，為設計新材料或調整操作條件提供明確方向，將能源損耗降到最低。」研究團隊下一步計畫將此方法擴充套件到其他固態氧化物電解質材料，並結合機器學習技術來加速研究程序。

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