在全球能源需求持续攀升、气候危机迫在眉睫，各方积极探寻化石燃料替代能源的背景下，固体氧化物燃料电池（SOFC）作为一项备受瞩目的技术，正迎来新的发展契机。传统SOFC虽以高效率与长寿命著称，却受限于需约700 - 800°C的极高温度才能正常工作，这导致系统成本居高不下，阻碍了其大规模应用。

九州大学研究人员在《自然·材料》杂志发表报告，带来重大突破。他们开发出可在300°C下高效工作的SOFC，有望大幅降低成本，推动低温SOFC研发与实际应用。电解质作为SOFC核心部件，在氢燃料电池中负责携带氢离子实现发电，但通常需极高温度保证质子快速运动以高效运行。

九州大学跨学科能源研究平台教授山崎义弘领导的研究团队，致力于突破这一瓶颈。电解质由排列成晶格的原子构成，质子在原子间空隙移动，科学家多年尝试通过添加化学掺杂剂提高质子运动速度，却面临增加可移动质子数量却堵塞晶格、减慢质子速度的挑战。

此次研究团队发现，锡酸钡（BaSnO₃）和钛酸钡（BaTiO₃）在掺杂高浓度钪（Sc）后，在300°C下达到超过0.01 S/cm的目标质子电导率，与目前SOFC电解质在600 - 700°C下的电导率相当。结构分析和分子动力学模拟显示，Sc原子与周围氧原子形成“ScO₆高速公路”，质子沿此以低迁移势垒行进，避免质子俘获问题。晶格动力学数据表明，BaSnO₃和BaTiO₃比传统SOFC材料“更软”，能吸收更多Sc。

这一成果颠覆了长期以来在增加掺杂剂和保持快速离子运动间的权衡局面，为价格合理的中温SOFC提供可行途径，还可应用于低温电解槽、氢泵等技术，助力脱碳，让价格合理的氢能更贴近生活。