蓋世汽車(chē)訊 據(jù)外媒報(bào)道，在最近的一項(xiàng)研究中，東京工業(yè)大學(xué)（Tokyo Tech）、東北大學(xué)（Tohoku University）、Kojundo化學(xué)實(shí)驗(yàn)室有限公司和澳大利亞核科學(xué)技術(shù)組織（ANSTO）的科學(xué)家報(bào)告了基于一種新的六方鈣鈦礦相關(guān)氧化物的穩(wěn)定高氧離子導(dǎo)體。這些高性能的氧離子導(dǎo)體，為開(kāi)發(fā)下一代電池和清潔能源設(shè)備（如固體氧化物燃料電池）使用的固體電解質(zhì)鋪平道路。

（圖片來(lái)源：東北大學(xué)）

隨著清潔能源和高性能設(shè)備的發(fā)展，開(kāi)發(fā)替代能源材料的需求不斷增長(zhǎng)，尤其是氧離子導(dǎo)體備受關(guān)注。由于晶體結(jié)構(gòu)中存在高遷移性氧離子，這些材料具有獨(dú)特的電子性質(zhì)，在固體氧化物燃料電池（SOFC）設(shè)計(jì)中具有潛在的應(yīng)用前景，這是一種富有前景的清潔能源技術(shù)。

為了開(kāi)發(fā)高效SOFC，需要具有高導(dǎo)電性、化學(xué)和電氣穩(wěn)定性的固態(tài)氧離子導(dǎo)體。然而，傳統(tǒng)氧離子導(dǎo)體在700°C以下導(dǎo)電性不足，因此在較低溫度（300 - 600°C）下具有高離子導(dǎo)電性的替代材料備受追捧。

鈣鈦礦型氧化物可以解決這一問(wèn)題。據(jù)報(bào)告，由鋇（Ba）、鉬（Mo）和鈮（Nb）氧化物組成的六方鈣鈦礦衍生物，具有高離子電導(dǎo)率，但仍存在某些缺點(diǎn)，如晶體結(jié)構(gòu)間隙空間中的氧含量仍然很低，這是高傳導(dǎo)所必需的；在還原氣氛中，電子傳導(dǎo)與離子傳導(dǎo)相競(jìng)爭(zhēng)，阻礙了離子傳導(dǎo)；無(wú)法通過(guò)衍射技術(shù)揭示潛在的氧遷移機(jī)制。

由東京工業(yè)大學(xué) Masatomo Yashima 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)解決了這些問(wèn)題。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的六方鈣鈦礦相關(guān)氧化物Ba7Ta3.7Mo1.3O20.15，在中、低溫下表現(xiàn)出卓越的離子導(dǎo)電性。Yashima教授表示：“此項(xiàng)研究的目標(biāo)是，設(shè)計(jì)能夠在其結(jié)構(gòu)中引入大量間隙氧，并在中低溫下表現(xiàn)出高電導(dǎo)率的材料。此外，離子傳導(dǎo)在還原氣氛中仍占主導(dǎo)地位?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)隨后利用同步加速器X射線、中子衍射數(shù)據(jù)和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，對(duì)材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與其他六方鈣鈦礦相關(guān)氧化物相比，在結(jié)構(gòu)中引入鉭(Ta)可以提高穩(wěn)定性，并產(chǎn)生更多的間隙氧。此外，分析和計(jì)算表明，Mo離子優(yōu)先占據(jù)了負(fù)責(zé)氧離子傳導(dǎo)的缺氧層。

研究人員表示，這些研究結(jié)果將為SOFC的開(kāi)發(fā)和商業(yè)化提供有效策略。

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