Новости химической науки > Ионы кислорода в топливных ячейках образуются проще

Исследовательская группа из NIST в сотрудничестве с коллегами из Ливерпуля обнаружили новую структуру, позволяющую получить ионы кислорода в топливных ячейках при температурах гораздо меньших, чем предполагалось ранее.

Исследователи определили, что новый материал для топливных ячеек способствует образованию ионов кислорода при низких температурах благодаря тому, что ряд ионов кислорода (обозначены как O4) не связаны с кристаллической решеткой материала. (Рисунок из Nature Materials, 2008, 7, 498)

В топливных ячейках электричество получают в результате протекания электрохимической реакции топлива, богатого водородом, и кислорода. В результате процесса генерируется электрический ток и образуется вода. Довольно часто можно встретить сообщения о разработке новых типов компактных топливных ячеек, однако существуют и большие стационарные приборы подобного рода. Их КПД может составлять до 70%, они могут вырабатывать до 100 мегаватт и обычно используются для автономного электропитания больниц, военных объектов и аэропортов.

Такие топливные ячейки относятся к твердооксидным (solid oxide fuel cells (SOFC)), поскольку в их основе лежит твердый электролит, переносящий ионы кислорода, образующиеся из кислорода воздуха к атомам водорода. Обычно для этого процесса в обычных SOFC требуется высокая температура – около 850 градусов Цельсия и длительное время выхода на рабочий режим – от 45 минут до 8 часов.

Химики из Ливерпуля получили новый твердый электролит на основе смешанного оксида лантана, стронция и галлия и направили его в NIST для исследования методом нейтронографии, позволяющем увидеть процессы, протекающие с материалом на атомном уровне.

Было обнаружено, что в новом материале ионы кислорода приобретают подвижность уже при 600 градусах, что существенно ниже, чем для любого ранее изученного материала. Исследователи предполагают, что такой эффект связан с расположением атомов кислорода в кристаллической решетке твердого электролита.

Источник: Nature Materials, 2008, 7, 498, doi: 10.1038/nmat2201

метки статьи: #аналитическая химия, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия