Scandium超高速公路是低溫氫燃料元件的路徑

隨著全球對能源的需求，研究人員，工業，政府和有興趣的各方共同成長，以開發新的方法來滿足這一需求。這尤其重要，因為我們正在考慮正在進行的氣候危機和化石燃料的過渡。

一種非常有前途的能源產生類型之一是硬製作的燃料元素（SOFC）。與釋放將化學能量的電池釋放為電力，燃料元素將化學燃料直接轉化為電能，並繼續這樣做，直到提供燃料為止。許多人熟悉的通常類型的燃料元素是將氫氣轉化為能量和水的氫燃料元素。

儘管SOFC從高效率和長期使用壽命中承諾，但主要缺點之一是他們需要在高溫約700-800℃的高溫下工作。因此，這些設備的實用性將需要昂貴的耐熱材料。

在研究中 出版 v 天然材料京沙大學的研究人員報告說，他們設法開發了一個新的SOFC，有效的工作溫度為300℃。該小組預計，他們的新結論將開發出廉價，低溫度的SOFC，並顯著加速這些設備的實際應用。

SOFC的心臟是一種電解質，是一種陶瓷層，在兩個電極之間帶有帶電的顆粒。在氫燃料元件中，電解質運輸氫離子（質子和質子）以產生能量。但是，燃料元素應在極高的溫度下工作，以便有效地工作。

“將運營溫度提高到300件材料的成本，並將在消費者級別的系統上為系統打開大門，”九州大學跨學科能源研究的Yoshikhiro Yamazaki教授解釋說。 “儘管如此，眾所周知的陶瓷都無法攜帶足夠的質子，因此在這種“溫暖”的條件下。因此，我們打算打破這個狹窄的地方。”

電解質由位於晶格中的原子的各種組合組成。在這些原子之間，質子旅行。研究人員研究了材料和化學添加劑的各種組合 – 可以改變材料的物理特性的架子，以提高質子通過電解質的速度。

“但這也伴隨著問題，” Yamazaki繼續說道。 “添加化學添加可以增加通過電解質的移動質子數量，但通常會堵塞結晶晶格，減慢質子的速度。

該小組發現兩個岩層是斯坦酸鋇（巴斯諾₃）和鈦酸鋇（Batio₃）當與高濃度的Scandia（SC）合金時，它們能夠在300°時實現SOFC超過0.01 s/cm的控制電導率，電導率水平可與今天的SOFC電解質相當於600-700℃。

“分子動力學的結構分析和建模表明，SC原子將其周圍的氧與SCO₆高速公路的形成相關聯，質子以異常低的遷移障礙物移動。這條路徑是一種寬而軟振動，可以預防質子差異，通常是質子差異，通常是ducas強度，它具有強度，” yamazazi yamazazi。 “關於消毒劑的數據還表明，Basno₃和Batio₃基本上比普通的SOFC材料“柔軟”，從而使它們吸收的SC比以前預期的要多得多。”

結果翻轉了合金和離子傳輸水平之間的折衷，為廉價的中等溫度SOFC提供了清晰的路徑。

“除了燃料元素外，相同的原理還可以應用於其他技術，例如低溫電解器，氫氣泵和反應器，這些技術變成有價值的化學物質，從而使脫碳的效果相比。我們的工作變成了長期存在的科學悖論，成為了一種實用的解決方案，將可訪問的材料機構帶到了每天的訪問機構。”