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Novo material abre caminho em direção Pilhas de Combustível Mais Eficiente

Published on August 1, 2008 at 9:39 AM

Um novo material caracterizado, no Departamento de Energia do Oak Ridge National Laboratory poderia abrir um caminho em direção a células de combustível mais eficiente.

O modelo molecular do material condutor de íons que mostra inúmeras vagas na interface entre as duas camadas criar uma via aberta através do qual os íons podem viajar.

O material, uma estrutura super-desenvolvido por pesquisadores na Espanha, aumenta a condutividade iônica em temperatura ambiente por um fator de quase 100 milhões, representando "um aumento colossal nas propriedades de condução iônica", disse Maria Varela da Ciência ORNL Materiais e Divisão de Tecnologia, que caracteriza a estrutura do material com o pesquisador sênior Stephen Pennycook.

A análise foi realizada com 300 ORNL Z contraste microscópio de varredura eletrônica de transmissão quilovolts, que pode atingir aberração corrigida resoluções perto 0,6 angstrom, até recentemente o recorde mundial. As imagens mostram direta da estrutura cristalina que as contas para a condutividade do material.

"É incrível", disse Varela. "Podemos ver o tensas, mas ainda ordenou estrutura, interface que abre um caminho largo para os íons a serem realizadas."

De óxido sólido tecnologia de célula de combustível exige-íon materiais condutores - eletrólitos sólidos - que permitem que os íons de oxigênio para viajar de cátodo para ânodo. No entanto, os materiais existentes não forneceram à escala atómica-vazios grande o suficiente para acomodar facilmente o caminho de um íon conduzido, que é muito maior do que, por exemplo, um elétron.

"O novo material em camadas resolve este problema combinando dois materiais com estruturas cristalinas muito diferentes. A incompatibilidade provoca uma distorção do arranjo atômico em sua interface e cria um caminho através do qual os íons podem viajar facilmente," Varela disse.

Materiais da célula de combustível Outros força íons de viajar através de vias apertadas, com poucos espaços para os íons de ocupar, retardando o seu progresso. Ao invés de forçar os íons para saltar de buraco em buraco, o novo material tem "muitos espaços vagos a ser ocupado", disse Varela, para os íons podem viajar muito mais rapidamente.

Ao contrário dos materiais combustíveis anterior células, que têm de atingir altas temperaturas para conduzir íons, o novo material mantém condutividade iônica perto temperatura ambiente. As altas temperaturas têm sido um grande obstáculo para os desenvolvedores de tecnologia de célula de combustível.

A equipe de pesquisa com a Universidade da Espanha Complutense de Madrid e Universidad Politécnica de Madrid produziu o material e observar suas propriedades de condutividade excelente, mas as características estruturais que permitem que o material para conduzir íons tão bem não eram conhecidos até que o material foi colocado sob a ultra-alta microscópios de resolução em ORNL.

O papel, uma colaboração entre pesquisadores das Universidades de Madrid e em ORNL, foi publicado hoje na revista Science.

ORNL é gerenciado por UT-Battelle para o Departamento de Energia.

Last Update: 5. October 2011 13:40

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