利用溴、氯和碘阴离子，研究人员发现了一种新的方法，即使在低至200℃的温度下，也能通过晶体结构高速传导氢离子？。学分:Mindy Takamiya/京都大学iCeMS京都大学细胞材料科学研究所(iCeMS)的研究人员开发了一种新方法，可以在较低温度下加速氢原子通过晶格结构。他们在《科学进展》杂志上报道了他们的发现。领导这项研究的洲际弹道导弹公司的Hiroshi Kageyama说:“改善固体中的氢运输可能会带来更可持续的能源。
带负电荷的氢“阴离子”可以非常快速地穿过固体“氢化物”材料，该材料由附着在其他化学元素上的氢原子组成。该系统是清洁能源的有力竞争者，但快速传输只有在非常高的温度下才会发生，超过450摄氏度。Kageyama和他的团队已经找到了如何在更低的温度下使氢阴离子更快地通过氢化物。
“过去，人们认为低温下高离子电导率的关键是通过引入化学无序来稳定材料的高温相，”Kageyama说。科学家通过在结构中加入被称为氧化物的含氧化合物来实现这一点。相反，Kageyama和他的同事在氢化钡晶体中引入了有序结构，这使得氢阴离子即使在200℃下也能明显更快地移动。
“通过订购阴离子在低温下获得高离子电导率是前所未有的，将来可能适用于各种离子导体，”Kageyama说。
Kageyama和他的团队改变了一种典型的氢化钡的结构，在两侧引入了由附着在另一个阴离子上的氢组成的层。通过这样做，他们用溴化物、氯化物或碘化物阴离子制造了三种不同的材料。这为原始材料提供了更有序的结构，防止它在冷却时从通常在高温下发现的高度稳定和对称的六边形晶格变为不太稳定的正交形结构。在200℃时，氢阴离子很快穿过有序晶格。该材料甚至在室温下传导氢阴离子，尽管速度较慢。
Kageyama说:“将氢阴离子电导率提高到室温，可以使电化学装置(如燃料电池)实现低温运行，并为它们用作工业催化剂或氢化反应的固体氢源开辟了道路。
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