雙鈣鈦礦氧化物獲得的新數(shù)據(jù)

Journal of Alloys and Compounds發(fā)表了一篇由固體化學(xué)與機(jī)械化學(xué)研究所(俄羅斯科學(xué)院烏拉爾分院)、Donostia 國際物理中心和HSE Tikhonov 莫斯科電子與數(shù)學(xué)研究所合著的文章。立方雙鈣鈦礦氧化物的特性。迄今為止，礦物特性的實驗測量與理論建模的結(jié)果不一致。這項工作標(biāo)志著研究人員第一次為自己設(shè)定了解釋這種差異的任務(wù)。獲得的數(shù)據(jù)將使研究人員能夠改進(jìn)低溫燃料電池技術(shù)——目前電力來源的主要替代品之一。

研究人員越來越支持使用燃料電池代替更廣為人知的原電池。典型的電池包含有限數(shù)量的用于發(fā)電的物質(zhì)——一旦電池耗盡燃料，它就會停止工作。在燃料電池中，氫燃料與氧氣混合產(chǎn)生電、熱和水，燃料來自外部，氧氣來自空氣。這意味著這種電池只要有穩(wěn)定的電源就可以工作。該過程的唯一副產(chǎn)品是水，這使得電池成為錳或鋅電池的環(huán)保替代品，錳或鋅電池必須在使用壽命結(jié)束時進(jìn)行處理。

固體氧化物燃料電池 (SOFC) 是一項越來越有前途的技術(shù)。電池使用陶瓷材料(如二氧化鋯)作為電解質(zhì)——介于帶正電和帶負(fù)電電極之間的介質(zhì)。固體氧化物燃料電池的優(yōu)點包括效率高、可靠性高、能夠由不同種類的燃料供電以及成本相對較低。

此外，與其他類型的燃料電池不同，SOFC 不一定需要是扁平的，電極之間有電解質(zhì)。它們可以采用不同的形式，例如空氣或燃料通過管子從內(nèi)側(cè)流過，另一種氣體沿著外側(cè)流過。

固體氧化物燃料電池還有一個主要缺點：它們需要高溫(大約 500-1000°C)來維持必要的化學(xué)反應(yīng)。在較低溫度下使用 SOFC 需要昂貴的鉑催化劑，這極大地增加了燃料電池的成本。

出于這個原因，許多研究人員一直在尋找降低固體氧化物燃料電池工作溫度而不影響其發(fā)電效率的方法。該領(lǐng)域的研究領(lǐng)域包括為所需反應(yīng)尋找高活性催化劑、開發(fā)合成 SOFC 組件的技術(shù)以及創(chuàng)建有效的電極材料。

研究人員提議使用鈣鈦礦類礦物作為具有工業(yè)應(yīng)用所需特性的電解質(zhì)。鈣鈦礦是一類由兩個帶負(fù)電的離子和一個帶正電的離子相互連接而成的礦物。作者建議使用具有雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu) A2MeMoO6 的鉬酸鹽復(fù)合氧化物，其中 A 代表鈣、鍶或鋇，Me 代表 3d 金屬或鎂。

其中 A = 鍶和 Me = 鎂或鎳的組合物被認(rèn)為是最有前途的。這些氧化物在還原條件下表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性，以及對燃料氣體中的硫和碳氧化物雜質(zhì)的耐受性。

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