锂离子电池、燃料电池和各种各样的其他设备依赖高离子迁移率正常运行。然而,这种灵活性有许多障碍。
珍妮弗·拉普博士教授,教授化学固体电解质在她实验室慕尼黑技术大学化学学院。图片来源:乌里奔驰/慕尼黑工业大学。
研究人员由詹妮弗·l·m·鲁普慕尼黑工业大学(TUM)和哈里·l·图尔的麻省理工学院(MIT)首次表明,光可以用来增加离子迁移率和提高这些设备的性能。
电荷可以在各种方式的运输材料。最著名的是金属的导电性,是由电子收费。离子,另一方面,在许多设备运输费用。例如,锂离子电池在充放电过程中锂离子移动。同样,为了导电,燃料电池依靠氢和氧离子的运输。
使用陶瓷作为运输氧离子固体电解质目前正在调查中。
我们发现,离子conductivity-the速率离子可以移动,因此,如何有效生成的设备可以虽然经常明显退化,离子在晶界被封锁。
哈利·l·图尔,麻省理工学院的教授
光把离子
图尔和他的同事珍妮弗·l·m·鲁普固态电解质化学教授慕尼黑工业大学,在他们的研究中,演示如何使用光来降低陶瓷晶界的离子遇到的障碍。
许多离子conductivity-based设备,例如固态氧化物燃料电池,必须在极高的温度下操作为了克服晶界的离子壁垒。操作温度高达700°C,另一方面,现在自己的困难:材料年龄更快,和所需的基础设施维护这些高温是昂贵的。欧洲杯足球竞彩
我们的梦想是看到如果我们能克服障碍的使用不需要热的东西。我们可以得到相同的导率与另一个工具吗?
托马斯•Defferriere研究第一作者和博士生,麻省理工学院
这个工具被发现光,从未研究早在这种情况下。
更高的能量转换和存储效率水平
我们的研究表明,陶瓷材料的照明燃料电池和电池可能在未来可显著提高离子迁移率。欧洲杯足球竞彩在掺入钆的氧化铈,陶瓷用作燃料电池固态电解质,照明在晶界电导增加了3.5倍。
詹妮弗·l·m·鲁普教授,固态电解质化学,慕尼黑工业大学
在未来,最近发现“opto-ionic效应”可以有各种各样的应用程序。举例来说,它可以提高固态电解质的性能在明天的锂离子电池,可以充电更快速度,或为新的电化学存储和转换技术,在较低的温度下操作,实现更高的效率水平。
光也可以集中准确,允许离子流动的空间控制精确定义点或电导开关的陶瓷材料。欧洲杯足球竞彩
期刊引用:
Defferriere、T。等。(2022)Photo-enhanced离子电导率在多晶陶瓷的晶界。自然材料欧洲杯足球竞彩。doi.org/10.1038/s41563 - 021 - 01181 - 2。
来源:https://www.tum.de/en/