由东京工业大学制作 根据东京理工大学研究人员的一项新研究,三氢化镧,一种镧和氢的化合物,当轻掺杂氧时,显示出作为有效氢载体的潜力
氢化物离子(H –)导体有望用于化学反应器和储能系统
然而,室温下的低氢电导率引入了某些技术限制
这些限制现在可能被研究人员的最新创新所克服
煤、石油和天然气等化石燃料不可能永远持续下去
因此,逐渐减少我们对化石燃料的依赖似乎至关重要
尽管太阳能或潮汐能等替代能源可以在一定程度上填补这一空白,但它们也有一定的实际局限性
例如,利用太阳能需要使用具有大表面积的太阳能电池板,从而使其成为相对昂贵的替代能源
在最近的过去,科学家们探索了多种可能性,试图利用各种其他来源的能量
一个这样的例子包括使用基于氢的能源系统
在这方面,氢化镧,一种氢和金属元素镧的化合物,已经引起了相当多的关注
由于其独特的材料性质,氢化镧允许在特定条件下具有优异的氢化物离子(H –)导电性,这是化学反应器和储能系统高效运行的先决条件
然而,大多数氢导体在室温下表现出低的氢电导率,这限制了它们的应用
在一项新的研究中,东京理工大学的研究人员提出了一项技术创新,可以用来克服这一限制,设计下一代能源载体
由教授领导的研究小组
这项研究的资深作者、东京理工大学名誉教授细野秀夫成功地制备并表征了一种富含氢的氢化镧,化学式为“LaH3 2xOx”,与现有的最佳导体相比,它显示出高三个数量级的氢电导率
他们的诀窍是控制lah32xox中的氧气浓度
研究人员使用两步工艺来制备lah32xox
使用第一高压合成步骤制备的高密度lah32xox颗粒存在大量的氢缺乏
接下来,研究人员将这些小球暴露在高温(400摄氏度)的氢气环境中,持续时间更长(10小时),以填充氢空位
它导致了“LaH2”的形成
8O0
1”,一种即使在室温下也表现出高离子电导率的新型材料
阐述他们的研究背后的概念,这些研究都将发表在《美国化学学会杂志》上
细野说,“我们的研究是由这样一个想法驱动的,即最大限度地减少用于抑制lah3y中电子传导的取代O2的量应该尽可能在室温下实现lah32xox中的马可快H传导
" 非常有趣的是,富含氢的LaH3 2xOx也表现出低激活势垒,这是它必须克服的能量障碍,才能成功发挥高效离子导体的功能
根据实际测量,这个低激活势垒在0
3和0
4 eV
此外,使用计算机模拟独立地证实了低活化屏障
模拟还显示远离O2离子的H离子具有很高的移动性,其中一些离子通过相互撞击而移动了很长的距离,这表明强排斥库仑相互作用的存在对于快速的H传导是理想的
教授
细野说,“富含氢的LaH3 2xOx是下一代氢载体的一个有前途的候选,可以促进化石燃料的替代
"
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