Home » Stiinta » Noi materiale cu o conductivitate ridicată de ioni de oxigen deschid orizonturile către un viitor sustenabil

Noi materiale cu o conductivitate ridicată de ioni de oxigen deschid orizonturile către un viitor sustenabil

Andreea Laciu 01.30.2021
Noi materiale cu o conductivitate ridicată de ioni de oxigen deschid orizonturile către un viitor sustenabil
Sursă foto: Pixabay

Oamenii de știință de la Institutul imperial de tehnologie de la Tokyo (Tokyo Tech) și de la Institutul de Știință al Structurii Materialelor al Organizației de Cercetare a Acceleratorului de Mare Energie, au descoperit noi materiale pe bază de Ba7Nb4MoO20 cu o conductivitate ridicată de ioni de oxigen (ion oxid O2-) – „oxizi ai perovskit-ului hexagonal”.

Descoperirile deschid noi orizonturi asupra mecanismelor de bază responsabile pentru conductivitatea lor. De asemenea, deschid și calea către descoperirea altor materiale similare. Se continuă astfel cercetările privind dezvoltarea tehnologiilor de energie regenerabilă cu costuri reduse și scalabile, conform Phys.

Celulele de combustibil cu ioni de oxid devin din ce în ce mai eficiente

În ultimii ani, pilele de combustibil au devenit un punct principal de cercetare în tehnologia ecologică. Acest lucru se datorează abilităților lor superioare de a stoca și produce energie regenerabilă și combustibil curat. Un exemplu tipic de pilă de combustibil care câștigă teren în domeniu este celula de combustie conducătoare de ioni de oxid. Aceasta este realizată în principal din materiale prin care ionii de oxid (ioni de oxigen: O2-) se pot mișca cu ușurință.

Noile materiale au o conductivitate mai mare la temperaturi scăzute și intermediare. Oferă o serie de avantaje față de celulele de combustibil utilizate în mod obișnuit pe baza electroliților de zirconiu yttria-stabilizați (YSZ). Niște exemple ar fi o eficiență mai mare de generare a energiei, o durată mai lungă de viață și costuri mai mici.

Cu toate acestea, doar un număr limitat de astfel de materiale sunt cunoscute. Aplicarea lor la dezvoltarea pilelor de combustibil a rămas în mare parte aplicabilă doar în laborator. Pentru a realiza cu adevărat o economie energetică durabilă, trebuie descoperiți noi conductori de ioni oxid cu conductivitate ridicată care să permită extinderea eficientă a acestor tehnologii la un cost redus și eficient.

Oxizii perovskit-ului hexagonal, materialele viitorului

Oamenii de știință de la Tokyo Tech, Imperial și KEK și-au propus să răspundă acestei nevoi. Într-un studiu recent, au identificat un nou material conducător de ioni de oxid. Acesta ar putea reprezenta o întreagă familie de conductori de ioni de oxid.

Materialul în cauză are formula chimică Ba7Nb3.9Mo1.1O20.05 și este clasificat ca „oxid al perovskit-ului hexagonal”. Prof. Masatomo Yashima, care a condus studiul, explică: „Ba7Nb3.9Mo1.1O20.05 prezintă o gamă largă de stabilitate și conducere predominant ion-oxid în intervalul de presiune parțială a oxigenului de la 2×10-26 la 1 atm.

În mod surprinzător, conductivitatea Ba7Nb3.9Mo1.1O20.05, 5.8 × 10-4 S/cm, este remarcabil de ridicată la 310 ° C. De asemenea, este mai mare decât a materialelor pe bază de oxid de bismut și zirconiu. Prof. Stephen Skinner susține că transportul rapid al ionilor de oxid a fost confirmat fără echivoc folosind tehnica de difuzie a trasorului 18O.

Noi materiale cu o conductivitate ridicată de ioni-oxid

Prof. Yashima și echipa sa remarcă faptul că structura cristalină a Ba7Nb3.9Mo1.1O20.05 conține straturi cu deficit de oxigen. Conductivitatea sa ridicată de ioni oxid este atribuită migrației ionilor de oxid pe straturile c ‘. De fapt, ei reușesc să vizualizeze experimental căile de difuzie a ionului de oxid O1-O5 prin măsurătorile de difracție a neutronilor la o temperatură ridicată de 800 de grade cu difractometru SuperHRPD al grupului Prof Takashi Kamiyama de la KEK / J-PARC.

Prof. Yashima spune că ionii de oxid migrează prin mecanismul de difuzie interstițială prin siturile O5 octaedrice interstițiale și O1 reticulate tetraedrice și căile de difuzie (tetraedrică) – (octaedrică) pe stratul c’ în Ba7Nb3.9Mo1.1O20.05 sunt aceleași ca cele dintr-un alt oxid al perovskit-ului hexagonal, Ba3MoNbO8.5-δ.

Prin urmare, Prof. Yashima și echipa sa susțin că „Trăsătura comună a mecanismului de difuzie ar fi un ghid pentru proiectarea conductoarelor de ioni oxid cu structurile legate de perovskit-ul hexagonal. Constatarea actuală a conductivităților ridicate de ioni oxid în Ba7Nb3.9Mo1.1O20.0 sugerează capacitatea diferiților oxizi înrudiți cu perovskitul hexagonal de a fi conductori superiori de ioni-oxid.”

Vă recomandăm să citiți și:

Compusul care face ca ardeii iuți să fie picanți crește, de asemenea, performanța celulelor solare făcute din perovskit

Perovskitul, minereul minune din care pot fi realizate celule solare care rezistă până la 10.000 de ore

Cercetătorii ar fi aflat în sfârșit ce respirau formele de viață de pe Pământ înainte de apariția oxigenului

A fost identificat un organism care nu are nevoie de oxigen pentru a supravieţui

Cele mai noi articole
Al cincilea ocean al Pământului, confirmat în sfârșit de oamenii de știință
Al cincilea ocean al Pământului, confirmat în sfârșit de oamenii de știință
O orhidee sălbatică a înflorit în Parcul Natural Putna Vrancea
O orhidee sălbatică a înflorit în Parcul Natural Putna Vrancea
Un pui de barză și șase pui de vrabie, salvați de polițiștii din Covasna
Un pui de barză și șase pui de vrabie, salvați de polițiștii din Covasna
Avertismentul OMS: Coronavirusul se mişcă mai repede decât vaccinurile
Avertismentul OMS: Coronavirusul se mişcă mai repede decât vaccinurile
Profesorii universitari au dreptul să le solicite studenților să vină vaccinați la examene
Profesorii universitari au dreptul să le solicite studenților să vină vaccinați la examene
România va vinde doze de vaccin anti-COVID. Va face și donații către Serbia și Ucraina
România va vinde doze de vaccin anti-COVID. Va face și donații către Serbia și Ucraina
Mai puțini elevi ai claselor terminale înscriși la Bacalaureat, comparativ cu Evaluare
Mai puțini elevi ai claselor terminale înscriși la Bacalaureat, comparativ cu Evaluare
Uriașii rechini Megalodon ar fi fost mult mai mari decât s-a crezut
Uriașii rechini Megalodon ar fi fost mult mai mari decât s-a crezut
Camilla, Ducesă de Cornwall. De ce și-a ales acest titlu după căsătoria cu prințul Charles?
Camilla, Ducesă de Cornwall. De ce și-a ales acest titlu după căsătoria cu prințul Charles?
Transalpina, șoseaua la cea mai mare înălțime din România, s-a redeschis. Pe Transfăgărășan, drumarii se luptă cu zăpada
Transalpina, șoseaua la cea mai mare înălțime din România, s-a redeschis. Pe Transfăgărășan, drumarii se luptă cu zăpada
Sărbătoare în rezervația de zimbri de la Hațeg. Puiul de zimbru Romică a împlinit un an
Sărbătoare în rezervația de zimbri de la Hațeg. Puiul de zimbru Romică a împlinit un an
Geniul său a propulsat România pe locul II în lume. Invenţiile preţioase dăruite de Aurel Vlaicu lumii – VIDEO
Geniul său a propulsat România pe locul II în lume. Invenţiile preţioase dăruite de Aurel Vlaicu lumii – VIDEO
China a lansat trei astronauți în spațiu, într-o misiune crucială
China a lansat trei astronauți în spațiu, într-o misiune crucială
Monedă virtuală românească, lansată pe o platformă internațională de exchange
Monedă virtuală românească, lansată pe o platformă internațională de exchange
Protest faţă de armele nucleare la întâlnirea dintre Joe Biden și Vladimir Putin din Geneva
Protest faţă de armele nucleare la întâlnirea dintre Joe Biden și Vladimir Putin din Geneva
Peștii care comunică prin semnale electrice și își planifică pauzele într-un mod similar oamenilor
Peștii care comunică prin semnale electrice și își planifică pauzele într-un mod similar oamenilor
China acuză NATO de „mentalitate de Război Rece”: „Nu vom rămâne indiferenți”
China acuză NATO de „mentalitate de Război Rece”: „Nu vom rămâne indiferenți”
Cauza prăbușirii unuia dintre „turnurile” Ocolașului Mare, din Munții Ceahlău
Cauza prăbușirii unuia dintre „turnurile” Ocolașului Mare, din Munții Ceahlău