巨大的离子电导率的材料可以改善燃料电池的效率

这种由西班牙研究人员开发的超晶格材料，将室温附近的离子电导率提高了近1亿倍，代表了“离子传导性能的巨大增加，”ORNL材料科学与技术部门的MariaVarela说。材料结构的特点是高级研究员StephenPennycook。

使用ORNL的300千伏Z-对比度扫描透射电子显微镜进行分析，可以实现近似于0.6埃的像差校正分辨率，直到最近才成为世界纪录。直接图像显示了解释材料导电性的晶体结构。

“真是太棒了，”瓦雷拉说。“我们可以看到紧张但仍然有序的界面结构，为离子开辟了一条宽阔的通道。”

固体氧化物燃料电池技术需要离子传导材料-固体电解质-允许氧离子从阴极传播到阳极。然而，现有材料没有提供足够大的原子级空隙以容易地容纳传导离子的路径，传导离子比例如电子大得多。

“新的分层材料通过结合两种具有非常不同晶体结构的材料解决了这个问题。不匹配会触发其界面处原子排列的扭曲，并形成离子可以轻易穿过的路径，”Varela说。

其他燃料电池材料迫使离子穿过紧密的通道，离子占据的空间很小，从而减缓了它们的进展。Varela表示，新材料不是强迫离子从一个孔跳到另一个孔，而是“需要占据大量空置空间”，因此离子可以更快地传播。

与之前必须达到高温以传导离子的燃料电池材料不同，新材料在室温附近保持离子电导率。高温一直是燃料电池技术开发商的主要障碍。

西班牙UniversidadComplutensedeMadrid和UniversidadPolitécnicadeMadrid的研究团队生产了这种材料，并观察到其出色的导电性能，但是材料能够很好地传导离子的结构特征直到材料被置于超高温下才知道。ORNL的分辨率显微镜。

该论文是马德里大学和ORNL研究人员之间的合作，于8月1日在“科学”杂志上发表。

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