Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Microscopy | Nanoenergy

New Material Åpner Pathway Mot mer effektiv Fuel Cells

Published on August 1, 2008 at 9:39 AM

Et nytt materiale karakterisert ved Department of Energys Oak Ridge National Laboratory kunne åpne en vei mot mer effektive brenselceller.

Den molekylære modellen av ion-ledende materiale viser at en rekke stillinger i skjæringspunktet mellom de to lagene skaper en åpen sti gjennom hvilke ioner kan reise.

Materialet, en super-gitter utviklet av forskere i Spania, forbedrer ionisk ledningsevne nær romtemperatur med en faktor på nesten 100 millioner, som representerer "en kolossal økning i ionic conduction egenskaper," sier Maria Varela av ORNL Materials Science and Technology Division, som karakteriserte materialets struktur med senior forsker Stephen Pennycook.

Analysen ble gjort med ORNL 300 kilovolt Z-kontrast scanning overføring elektronmikroskop, som kan oppnå aberrasjon-korrigert vedtak nær 0,6 Angstrom, inntil nylig en verdensrekord. Den direkte Bildene viser krystallstrukturen som står for materialets ledningsevne.

"Det er utrolig," Varela sa. "Vi kan se anstrengt, men likevel bestilt, grensesnitt struktur som åpner opp en bred vei for ioner for å bli gjennomført."

Solid oxide fuel cell teknologi krever ion-ledende materialer - solid elektrolytter - som gjør at oksygen ioner å reise fra katode til anode. Imidlertid har eksisterende materialer ikke gitt atom-skala hulrom store nok til å enkelt tilpasse banen til en gjennomført ion, som er mye større enn for eksempel et elektron.

"Den nye lagdelt materiale løser dette problemet ved å kombinere to materialer med svært ulike krystallstrukturer. Misforholdet utløser en forvrengning av atom-arrangement på interface sitt og skaper en sti gjennom hvilke ioner kan enkelt reise," Varela sa.

Andre brenselcelle materialer tvinge ioner å reise gjennom trange stiene med få plass til ionene å okkupere, bremse utviklingen deres. Snarere enn å tvinge ioner å hoppe fra hull til hull, har det nye materialet "massevis av ledige plasser å være okkupert," sa Varela, slik at ioner kan reise mye raskere.

I motsetning til tidligere brenselcelle materialer, som har for å oppnå høye temperaturer for å kunne foreta ioner, opprettholder det nye materialet ionisk ledningsevne nær romtemperatur. Høye temperaturer har vært en stor hindring for utviklere av brenselcelleteknologi.

Forskerteamet med spanske Universidad Complutense de Madrid og Universidad Politécnica de Madrid produsert materialet og observerte sin fremragende ledningsevne egenskaper, men de strukturelle egenskapene som gjør materialet til å gjennomføre ioner så godt ble ikke kjent før materialet ble satt under den ultra-high oppløsning mikroskoper ved ORNL.

Papiret, et samarbeid mellom forskere ved universitetene i Madrid og på ORNL, ble publisert i Science.

ORNL ledes av UT-Battelle for Department of Energy.

Last Update: 7. October 2011 12:53

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit