东京科学大学 提高固体氧化物燃料电池的效率学分:东京科学大学 在这个后工业化时代，电力已经成为我们社会的支柱
然而，使用化石燃料发电并不是最好的选择，因为它们的可用性有限且有害
在过去的20年里，为开发促进可持续能源的技术做出了巨大努力
在这种背景下，固体氧化物燃料电池作为一种清洁高效的可产生电能的替代产品而兴起
然而，固体氧化物燃料电池的一个主要缺点是运行温度高，限制了其广泛应用
先前的各种研究试图通过使用萤石型氧化物如氧化铈-δ来改善高温下的导电性来克服这一缺点
通常，这些萤石氧化物以多孔形式存在，它们的导电机理被认为依赖于水分子的表面吸附，这是原子或分子粘附到表面的过程
东京科学大学的一组科学家，由Dr
特鲁Higuchi将这项研究向前推进了一步
在他们发表在《纳米研究快报》上的新研究中，研究人员探索了“掺杂”对这些氧化物的影响，这是一种添加杂质以改变其导电性的过程，这些氧化物是固体氧化物燃料电池的非常好的候选材料
研究人员在氧化物中“掺杂”了一种叫做钐的金属
然后，他们将这种掺杂的氧化物薄膜沉积在氧化铝(Al2O3)衬底上，以已知的特定方向增强导电性
医生
Higuchi认为这是一个优势，他说:“当考虑实际器件时，薄膜形式比多孔或纳米晶体形式更合适
" 然后，研究小组对新薄膜的晶体质量和电子结构进行了表征
他们还比较了这种新型薄膜和工业上常用的厚陶瓷氧化物之间的导电性差异
他们的发现表明，与薄膜样品相比，陶瓷样品表现出差的结晶度和差的质子传导性
此外，由于萤石型氧化物中的“质子传导”，发现薄膜的“电阻率”——或对电流的电阻——随着湿度的增加而降低，这可以用格罗特胡斯机制来解释
水分子由两个氧原子和一个氢原子组成
水分子之间有键，称为“氢键”
格罗特胡斯机制(或称“跳跃-转动”机制)允许水分子分裂成离子，从而增加电导率，因此它们从一个氢键移动到另一个氢键
发现这种新膜在低于100℃的低温区表现出表面质子传导
这种新型薄膜在室温下具有高导电性，在未来肯定会有多种用途
就固体氧化物燃料电池而言
Higuchi总结道:“我们对电解质膜的研究提出了突破性的发现，有助于降低固体氧化物燃料电池的工作温度，并可能成为在固体氧化物燃料电池中使用萤石型氧化物制造更实用器件的替代系统，并为未来的核能和热能发电开辟新的途径
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