西弗吉尼亚大学工程师团队研发出一种先进燃料电池，有望彻底改变现代电网，为可再生能源融入美国电网提供灵活方案。

该团队研发的质子陶瓷电化学电池(PCEC)具备储存和发电能力，还能利用水产生氢气。与早期设计不同，此燃料电池采用新颖的“保形涂层支架”结构，能在高温和蒸汽环境下稳定运行。目前，该燃料电池已在600°C下成功测试超过5000小时，性能远超此前型号。

随着能源行业脱碳加速，将风能、太阳能等间歇性能源整合到电网中，需要先进的能源转换和储存解决方案。专家指出，PCEC能在储能和发电间切换，为管理不可预测能源输入的美国电网提供了关键方案。不过，目前PCEC存在高温高蒸汽工业条件下长期稳定性差的问题，原因在于材料降解和电极 - 电解质结合力弱。

西弗吉尼亚大学工程与矿产资源学院材料科学教授兼研究副院长刘兴波表示，团队通过连接电解质构建了共形涂层支架(CCS)设计，在其上涂覆并密封一层在蒸汽中稳定、能吸收水分且随温度升降保持完整的电催化剂层，质子、热量和电流都可通过该结构传输。

团队开发的原型机表现出卓越耐用性，在600摄氏度和40%湿度条件下运行超5000小时，期间持续电解水分子，同时产生电能和氢气。新设计显著改进了此前PCEC技术，此前电池运行时间短且性能随时间明显下降，基准测试仅为1833小时。

基于CCS的系统在长达12小时的循环中，能在燃料电池和电解模式间反复无缝切换，稳定性极高，这对依赖间歇性可再生能源的现代电网保持平衡至关重要。

此外，团队解决了PCEC长期存在的问题，如蒸汽引起的电解质降解、电解质和氧电极间的热不匹配导致高温下连接不牢固等。在涂层中加入钡离子增强保水能力以促进质子传导，引入镍离子扩大CCS电池规模并确保结构稳定性。而且，该系统以水蒸气为工作介质，可利用盐水或低质量水，减少对纯净水的依赖，适用于多种环境和电网应用。