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

New Material Öppnar Pathway styrs mot bränslesnålare bränsleceller

Published on August 1, 2008 at 9:39 AM

Ett nytt material karaktäriseras vid Institutionen för energi är Oak Ridge National Laboratory skulle kunna öppna en väg mot effektivare bränsleceller.

Den molekylära modell av jon-ledande material visar att många lediga tjänster i gränssnittet mellan de två skikten skapa en öppen väg genom vilken joner kan resa.

Materialet, en super-gitter som utvecklats av forskare i Spanien, förbättrar joniska ledningsförmågan rumstemperatur med en faktor på nästan 100 miljoner, vilket motsvarar "en kolossal ökning av joniska conduction fastigheter", säger Maria Varela av ORNL s materialvetenskap och teknik Division, som kännetecknas materialets struktur med senior forskare Stephen Pennycook.

Analysen gjordes med ORNL s 300 kilovolts Z-kontrast scanning transmissionselektronmikroskop, som kan uppnå aberration-korrigerade resolutioner nära 0,6 Ångström, tills nyligen ett världsrekord. Den direkta bilder visar kristallstrukturen som står för materialets ledningsförmåga.

"Det är fantastiskt," Varela sade. "Vi kan se det ansträngda, men ändå beställt, gränssnitt struktur som öppnar upp ett brett väg för joner som skall bedrivas."

Fastoxidbränsleceller teknik kräver ion-ledande material - fast elektrolyter - som tillåter syrejoner att resa från katod till anod. Däremot har befintliga material som inte atom-skala håligheter tillräckligt stora för att lätt rymma vägen för ett genomfört jon, som är mycket större än till exempel en elektron.

"Den nya lager material löser detta problem genom att kombinera två material med mycket olika kristallstrukturer. Den bristande överensstämmelsen utlöser en snedvridning av de atomära arrangemang på deras gränssnitt och skapar en väg genom vilken joner kan lätt resa," Varela sade.

Andra bränslecell material kraft joner att resa genom trånga vägar med få utrymmen för joner att ockupera, bromsa deras utveckling. Hellre än att tvinga jonerna att hoppa från hål till hål, har det nya materialet "massor av lediga utrymmen som skall tas upp", säger Varela, så att joner kan resa mycket snabbare.

Till skillnad från tidigare material bränslecell, som måste uppnå höga temperaturer att genomföra joner upprätthåller det nya materialet joniska ledningsförmågan nära rumstemperatur. Höga temperaturer har varit en stor vägspärr för utvecklare av bränslecellsteknik.

Forskargruppen med Spaniens Universidad Complutense de Madrid och Universidad Politécnica de Madrid producerat material och följt sin enastående ledningsförmåga egenskaper, men den strukturella egenskaper som gör materialet att genomföra joner så bra var inte känt förrän det material som sattes under den extremt höga upplösning mikroskop på ORNL.

Det papper, ett samarbete mellan forskare vid universiteten i Madrid och på ORNL, publicerades idag i Science.

ORNL förvaltas av UT-Battelle för Department of Energy.

Last Update: 8. October 2011 21:31

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