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Posted in | Microscopy | Nanoenergy

Neues Material Öffnet Pathway zu effizienteren Fuel Cells

Published on August 1, 2008 at 9:39 AM

Ein neues Material am charakterisiert Department of Energy Oak Ridge National Laboratory konnte ein Weg in Richtung effizienter Brennstoffzellen zu öffnen.

Die molekulare Modell der Ionen leitenden Material zeigt, dass zahlreiche offene Stellen an der Schnittstelle zwischen den beiden Schichten eine offene Weg, durch die Ionen können Reisen zu schaffen.

Das Material, ein super-Gitter von den Forschern in Spanien entwickelt, verbessert die ionische Leitfähigkeit der Nähe der Raumtemperatur um einen Faktor von fast 100 Millionen, was "eine kolossale Steigerung der Ionenleitung Eigenschaften", sagte Maria Varela von ORNL Materials Science and Technology Division, die charakterisiert der Materialstruktur mit Senior Researcher Stephen Pennycook.

Die Analyse wurde mit der 300-Kilovolt ORNL Z-Kontrast Raster-Transmissions-Elektronenmikroskop, das aberrationskorrigierte Auflösungen in der Nähe 0,6 Angström erreichen kann getan werden, bis vor kurzem einen neuen Weltrekord. Der direkte Bilder zeigen die Kristallstruktur, die für das Material die Leitfähigkeit Konten.

"Es ist erstaunlich", sagte Varela. "Wir sehen die angespannte, aber dennoch bestellt, Interface-Struktur, die sich auftut eine breite Weg für Ionen durchgeführt werden."

Solid Oxide Fuel Cell-Technologie erfordert ionenleitende Materialien - feste Elektrolyte - das Sauerstoff-Ionen von der Kathode zur Anode Reisen zu ermöglichen. Allerdings haben bestehende Materialien nicht Atom-Skala Hohlräume vorgesehen groß genug, um leicht unterbringen den Weg eines durchgeführten Ion, das viel größer als zum Beispiel ein Elektron.

"Das neue Schichtmaterial löst dieses Problem durch die Kombination von zwei Materialien mit sehr unterschiedlichen Kristallstrukturen. Die Diskrepanz löst eine Verzerrung der Anordnung der Atome an ihrer Schnittstelle und schafft einen Weg durch die Ionen leichter reisen können", sagte Varela.

Andere Materialien für Brennstoffzellen Kraft-Ionen durch enge Wege mit wenig Plätze für die Ionen zu besetzen reisen, verlangsamt den Fortschritt. Anstatt zwingen die Ionen von Loch zu Loch springen, das neue Material hat "viele freie Plätze zu besetzen", sagte Varela, so können die Ionen sehr viel schneller reisen.

Im Gegensatz zu früheren Materialien für Brennstoffzellen, die hohen Temperaturen zu erreichen, um Ionen zu verhalten haben, hält das neue Material ionische Leitfähigkeit in der Nähe Raumtemperaturen. Hohe Temperaturen haben ein großes Hindernis für die Entwickler von Brennstoffzellen-Technologie.

Das Forscherteam mit der spanischen Universidad Complutense de Madrid und Universidad Politécnica de Madrid fertigte das Material, beobachtet seine hervorragende Leitfähigkeit Eigenschaften, aber die strukturellen Merkmale, die das Material zu ermöglichen, um Ionen so gut leiten wurden erst bekannt, wenn das Material unter dem Ultra-High gesetzt wurde Auflösung Mikroskope ORNL.

Das Papier, eine Zusammenarbeit zwischen Forschern an den Universitäten von Madrid und am ORNL, wurde heute in der Wissenschaft.

ORNL wird von UT-Battelle für das Department of Energy verwaltet.

Last Update: 6. October 2011 22:45

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