日本的一個(gè)研究小組近日在美國(guó)期刊《材料化學(xué)》網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表報(bào)告說(shuō)，他們發(fā)現(xiàn)了向鐠鎳氧化物中添加鎵和銅能提升氧化物的氧氣透過(guò)率的原理。這項(xiàng)成果有望提高固體氧化物燃料電池的性能。

根據(jù)東京工業(yè)大學(xué)、九州大學(xué)、高能加速器研究機(jī)構(gòu)等聯(lián)合發(fā)表的新聞公報(bào)，九州大學(xué)教授石原達(dá)己此前發(fā)現(xiàn)含鎵離子和銅離子且擁有K2NiF4型結(jié)構(gòu)的鐠鎳氧化物具有很高的氧氣透過(guò)率，但是鎵離子和銅離子在提高氧氣透過(guò)率方面的作用一直不明。

在本次研究中，石原達(dá)己和東京工業(yè)大學(xué)教授八島正和等人利用中子衍射裝置和X射線衍射裝置分析添加了鎵和銅的鐠鎳氧化物的晶體結(jié)構(gòu)。分析結(jié)果顯示，這種晶體的晶格之間有大量臭氧。

研究人員指出，鎵這種元素能使大量氧原子進(jìn)入晶格之間，而銅又使位于晶格表面的氧變得更容易移動(dòng)。隨著溫度從20攝氏度的室溫上升到約1000攝氏度，晶格之間和晶格表面的氧分布會(huì)出現(xiàn)連接，并引發(fā)氧化物離子移動(dòng)。與此同時(shí)，氧氣透過(guò)率也會(huì)增加。

公報(bào)說(shuō)，這項(xiàng)成果為設(shè)計(jì)高氧氣透過(guò)率的離子導(dǎo)體提供了新理念，有助于開(kāi)發(fā)新型離子導(dǎo)體。氧氣透過(guò)率高的離子導(dǎo)體能更高效地從空氣中吸收氧，從而提高固體氧化物燃料電池的性能。