研究为立方双钙钛矿氧化物的特性提供了新的数据

合金与化合物学报发表了一篇由俄罗斯科学院固体化学和机械化学研究所(俄罗斯科学院乌拉尔分院)、Donostia国际物理中心和HSE Tikhonov莫斯科电子与数学研究所合著的关于立方双钙钛矿氧化物特性的文章。欧洲杯线上买球

迄今为止,对矿物特征的实验测量与理论模拟的结果并不相符。这项工作标志着研究人员首次为自己设定了解释这种差异的任务。获得的数据将使研究人员能够改进低温燃料电池技术,这是目前电力来源的主要替代品之一。

越来越多的研究人员支持使用燃料电池而不是更广为人知的原电池。典型的电池含有有限数量的用于发电的物质——一旦电池耗尽燃料,它就停止工作。在燃料电池中,氢燃料与氧气混合产生电、热和水,燃料来自外界,氧气来自空气。这意味着只要有稳定的电源供应,这种电池就可以工作。这个过程的唯一副产品是水,这使得电池成为锰或锌电池的环保替代品,锰或锌电池在使用寿命结束时必须被处理掉。

固体氧化物燃料电池是一种越来越有前途的技术。这种电池使用一种陶瓷材料(如二氧化锆)作为电解质;一种正负电极之间的介质。固体氧化物燃料电池的优点包括高效、可靠、能够由不同种类的燃料提供动力,以及相对较低的成本。

此外,与其他类型的燃料电池不同的是,sofc并不一定需要在电极之间有电解液。它们可以有不同的形式,比如空气或燃料流经内部的管道,另一种气体沿外部流动。

固体氧化物燃料电池也有一个主要缺点:它们需要高温(大约500-1000°C)来维持必要的化学反应。在较低温度下使用sofc需要昂贵的铂催化剂,这极大地增加了燃料电池的成本。

由于这个原因,许多研究人员一直在寻找降低固体氧化物燃料电池工作温度而不影响其发电效率的方法。该领域的研究领域包括寻找所需反应的高活性催化剂,开发SOFC组件的合成技术,以及创造有效的电极材料。欧洲杯足球竞彩

研究人员提出使用类钙钛矿矿物作为具有工业应用所需性能的电解质。钙钛矿是一类由两个负离子和一个正离子相互连接而成的矿物。作者建议使用具有双钙钛矿结构的钼酸盐复合氧化物A2MeMoO6,其中A代表钙、锶或钡,Me代表3d金属或镁。

其中A =锶和Me =镁或镍的化合物被认为是最有前途的。这些氧化物在还原条件下表现出良好的导电性,以及对燃料气体中的硫和碳氧化物杂质的耐受性。

尽管从实用的角度来看它们很有吸引力,但诸如Sr2Mg1−xNixMoO6这样的类钙钛矿型钼氧化物的性质还没有被完全理解。对物质性质的实验测量不同于通过计算模型得出的理论预测,计算模型本身高度依赖于初始假设和使用的软件代码。

本文作者首次尝试将物质电子光谱的计算机模拟与Sr2Mg1 - xNixMoO6导电的实验数据相结合。研究结果支持Sr2Mg1 - xNixMoO6电导率的半导体性质。和金属一样,半导体中带电粒子的运动产生电流。欧洲杯猜球平台然而,在金属中,自由电子的存在是由于物质的结构和原子中的电子键,而在半导体中载流子的存在是由许多因素决定的,其中最重要的是半导体的纯度和温度。

研究人员一致认为,半导体具有良好的电化学特性和高离子导电性,可以有效地用作燃料电池中的电解质。他们相信,对双类钙钛矿氧化物的进一步研究将为在各种能源技术中使用这种有前途的材料提供新的机会。

来源:https://miem.hse.ru/en/

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