2020年3月26日
固体氧化物燃料电池(简称sofc)是一种高效、清洁的发电系统，能够产生电能。然而，不频繁的应用和高工作温度是它们的一些缺点。
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在东京理工大学亚博老虎机网登录，由Tohru Higuchi博士领导的团队分析了通过降低sofc的工作温度来提高其效率的方法，这将使其在未来作为热电站和核电站的替代品。
在后工业化时代，电力已成为社会的支柱。但是使用化石燃料发电并不是一个好的选择，因为它们有害且稀缺。在过去的20年里，已经采取了相当多的措施来发展促进可持续能源的方法。
在此背景下，固体氧化物燃料电池(sofc)已成为一种高效、清洁的电能替代产品。但sofc的主要缺点是工作温度高，这限制了其广泛使用。
一些研究试图通过使用像CeO这样的萤石型氧化物来克服这一缺点2 -δ在高温下增强电导率。一般来说，这种萤石氧化物以多孔形式存在，其导电机制依赖于水分子的表面吸附——分子或原子粘附在表面的过程。
在通口博士(Tohru Higuchi)的指导下，东京科学大学(Tokyo University of Science)的一组研究人员将这项研究提升到了一个新的水平。亚博老虎机网登录在他们的研究报告中纳米研究快报杂志上，科学家们调查了“兴奋剂”的影响。掺杂包括添加杂质来修改氧化物的电导率，这在sofc中非常适用。
研究小组在氧化物中“掺杂”了一种金属钐(Sm)。接下来，将这种掺杂氧化物的薄膜沉积在氧化铝(Al2O3.)，以提高导电性。
在考虑实际器件时，薄膜形式比多孔或纳米晶体形式更合适．
Tohru Higuchi博士，东京理工大学应用物理系亚博老虎机网登录
下一步，研究人员对新开发的薄膜的电子结构和结晶质量进行了表征。然后，他们的团队比较了通常在工业中使用的厚陶瓷氧化物的导电性和新薄膜的导电性。研究结果表明，陶瓷样品比薄膜样品具有较差的质子导电性和结晶度。
此外，薄膜对电流的电阻，或其“电阻率”，被观察到随着湿度的增加而下降。正如Grotthuss机制所描述的那样，这是由萤石型氧化物中的“质子传导”造成的。
水分子由一个氢原子和两个氧原子组成。水分子之间由化学键连接，称为“氢键”。Grotthuss机制(或“跳转”机制)使水分子分解成离子，提高了导电性。
因此，它们从一个氢键转移到另一个氢键。在小于100°C的低温区，该薄膜表现出表面质子传导。由于其在室温下的高导电性，新开发的薄膜在未来的日子里可以找到各种各样的应用。
我们对电解质膜的研究提供了突破性的发现，有助于降低sofc的操作温度，并可能成为在sofc中使用萤石型氧化物制造更实用设备的替代系统，并为未来的核电和火力发电开辟新的途径。
Tohru Higuchi博士，东京理工大学应用物理系亚博老虎机网登录
来源:https://www.tus.ac.jp/en/