蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，在最近的一項研究中，東京工業(yè)大學（Tokyo Tech）、東北大學（Tohoku University）、Kojundo化學實驗室有限公司和澳大利亞核科學技術(shù)組織（ANSTO）的科學家報告了基于一種新的六方鈣鈦礦相關(guān)氧化物的穩(wěn)定高氧離子導體。這些高性能的氧離子導體，為開發(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。

（圖片來源：東北大學）

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

為了開發(fā)高效SOFC，需要具有高導電性、化學和電氣穩(wěn)定性的固態(tài)氧離子導體。然而，傳統(tǒng)氧離子導體在700°C以下導電性不足，因此在較低溫度（300 - 600°C）下具有高離子導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題。據(jù)報告，由鋇（Ba）、鉬（Mo）和鈮（Nb）氧化物組成的六方鈣鈦礦衍生物，具有高離子電導率，但仍存在某些缺點，如晶體結(jié)構(gòu)間隙空間中的氧含量仍然很低，這是高傳導所必需的；在還原氣氛中，電子傳導與離子傳導相競爭，阻礙了離子傳導；無法通過衍射技術(shù)揭示潛在的氧遷移機制。

由東京工業(yè)大學 Masatomo Yashima 教授領(lǐng)導的研究團隊解決了這些問題。該團隊開發(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)出卓越的離子導電性。Yashima教授表示：“此項研究的目標是，設(shè)計能夠在其結(jié)構(gòu)中引入大量間隙氧，并在中低溫下表現(xiàn)出高電導率的材料。此外，離子傳導在還原氣氛中仍占主導地位。”

該團隊隨后利用同步加速器X射線、中子衍射數(shù)據(jù)和數(shù)值計算相結(jié)合的方法，對材料進行了結(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，分析和計算表明，Mo離子優(yōu)先占據(jù)了負責氧離子傳導的缺氧層。

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

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