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Posted in | Microscopy | Nanoenergy

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Nouveau matériel ouvre Pathway Vers une plus efficace des piles à combustible

Published on August 1, 2008 at 9:39 AM

Un nouveau matériau caractérisé au ministère de l'Énergie de Oak Ridge National Laboratory pourrait ouvrir une voie vers plus de piles à combustible efficace.

Le modèle moléculaire du matériau à conduction ionique montre que les nombreux postes vacants à l'interface entre les deux couches de créer une voie ouverte à travers laquelle les ions peuvent se déplacer.

Le matériel, un super-réseau développé par des chercheurs en Espagne, améliore la conductivité ionique à la température ambiante par un facteur de près de 100 millions, soit "une augmentation colossale de propriétés de conduction ionique", a déclaré Maria Varela des sciences ORNL Matériaux et de la technologie Division, qui caractérise la structure du matériau avec des hauts le chercheur Stephen Pennycook.

L'analyse a été faite avec l'ORNL 300 kilovolts Z contraste microscope électronique à balayage transmission, qui peut atteindre aberration corrigée résolutions près de 0,6 angström, jusqu'à récemment, un record mondial. Les images montrent directe de la structure cristalline qui représente la conductivité du matériau.

«C'est incroyable», a déclaré Varela. "Nous pouvons voir les tensions, mais toujours ordonné, structure d'interface qui ouvre un large chemin pour les ions d'être mené."

Solide technologie des piles à combustible à oxyde nécessite ions matériaux conducteurs - électrolytes solides - qui permettent aux ions d'oxygène à voyager de la cathode vers l'anode. Cependant, les matériaux existants n'ont pas fourni atome échelle vides assez grands pour accueillir facilement le chemin d'un ion effectuée, ce qui est beaucoup plus grand que, par exemple, un électron.

"Le nouveau matériau en couche résout ce problème en combinant deux matériaux à structures cristallines très différentes. L'inadéquation déclenche une distorsion de l'arrangement atomique à leur interface et crée une voie par laquelle les ions peuvent facilement voyager", a déclaré Varela.

Autres matériaux à pile à combustible vigueur ions de voyager à travers les voies serré avec quelques espaces pour les ions d'occuper, ce qui ralentit leur progression. Plutôt que de forcer les ions de sauter de trou en trou, le nouveau matériel a "beaucoup d'espaces vacants à être occupé", a déclaré Varela, alors les ions peuvent se déplacer beaucoup plus rapidement.

Contrairement aux précédents documents de pile à combustible, qui doivent atteindre des températures élevées pour la conduite des ions, le nouveau matériel maintient la conductivité ionique à proximité de la température ambiante. Les températures élevées ont été un obstacle majeur pour les développeurs de la technologie de pile à combustible.

L'équipe de recherche avec l'Espagne de l'Universidad Complutense de Madrid et l'Universidad Politécnica de Madrid a produit le matériel et observer ses propriétés de conductivité remarquables, mais les caractéristiques structurelles qui permettent au matériau à conduire les ions si bien ne sont pas connus jusqu'à ce que le matériel a été mis sous l'ultra-haute microscopes résolution à l'ORNL.

Le document, fruit d'une collaboration entre les chercheurs des Universités de Madrid et à l'ORNL, a été publiée aujourd'hui dans Science.

ORNL est géré par UT-Battelle pour le Département de l'énergie.

Last Update: 8. October 2011 00:07

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