报告题目:

半导体离子电解质的能带工程及在SOFC中的应用

报告人:

夏晨

所在单位:

湖北大学

报告人简介：

湖北大学微电子学院硕士生导师，博士毕业于瑞典皇家理工学院。主要从事半导体离子材料与燃料电池器件的研究，近年来聚焦于SOFC电解质和阴极的可控制备、能带调控及表界面传导机理研究，当前主持国家自然科学基金青年项目、湖北省自然科学基金等项目。以第一/通讯作者身份在Nature Communications, Applied Catalysis B: Environmental, Nano-Micro Letters, Advanced Functional Materials等期刊发表论文30余篇，申请国家发明专利7项，撰写燃料电池专著1章，h因子28，i10因子60。当前担任Int. J. Miner. Metall. Mater.青年编委、Crystals 特刊客座编辑，入选2022年全球前2%顶尖科学家榜单。

摘要：

固体氧化物燃料电池（SOFC）是改善我国能源结构和降低环境污染的重大需求，被认为是最具应用前景的能源转换技术之一。然而，当前SOFC需要在高温下运行，导致了高成本和技术复杂性，造成了该类技术的高温瓶颈。如何开发高效的电解质和电极，降低电池的运行温度，是促进SOFC商业化发展的关键。为了应对这一挑战，研究人员近年来采用半导体离子材料替代传统纯离子导体构筑了一系列新型电解质和低温SOFC器件，从能带工程和表界面传导的角度研究了半导体结内建电场和表界面微结构对载流子的调控作用和对SOFC器件电化学性能的促进机制，并解释了电池如何避免电子泄露的科学问题。例如，本项目团队基于半导体异质结的形成和能带的匹配，提出了设计电解质和高性能SOFC的创新思路，揭示了半导体离子电解质的能带结构影响界面载流子输运的作用机制，发现半导体离子复合体系具有表面离子快速通道和界面离子增强效应。将所开发的半导体离子电解质应用于SOFC可获得优异的低温性能，为开发低温SOFC提供了多种新型功能材料，并初步建立了相应的材料、器件构筑方法论和半导体物理-电化学理论基础，值得深入研究。