Las celdas de combustible de óxido sólido SOFC, recientemente utilizadas como fuente de energía para los hogares en Japón, tienen varios inconvenientes, como el alto costo, la degradación del material y el largo tiempo de arranque derivado de altas temperaturas de funcionamiento de hasta 750 ° C.
Reducir la temperatura de funcionamiento a un rango "intermedio" de 300-500 ° C permitiría, en efecto, el uso de materiales de bajo costo y permitiría un arranque más rápido que, a su vez, podría conducir a un uso comercial más amplioy aplicación a una fuente de energía móvil.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Tohoku en Japón ha desarrollado una nueva idea para mejorar la conductividad de protones en conductores de protones de tipo perovskita BaZrO3 dopados en tierras raras. BaZrO3 dopado en tierras raras es un material candidato prometedor para SOFC de temperatura intermedia. Sin embargo, ademásSe requiere una mejora de la conductividad del protón para su uso práctico.
en el diario Química de materiales , de publicaciones de ACS, los investigadores sugieren una estrategia para mejorar la movilidad de los protones mediante el control de las vacantes de oxígeno y los protones. Se sabe que los protones están "atrapados" alrededor de un elemento de tierras raras en el BaZrO3 dopado que reduce la conductividad del protónEsta captura de protones se origina de la interacción electrostática atractiva entre un elemento de tierras raras cargado negativamente y un protón cargado positivamente.
Sin embargo, cuando se crea el emparejamiento de un elemento de tierras raras y una vacante de oxígeno en el material, este par posee una carga neta positiva y, por lo tanto, inhibe la captura de protones debido a la interacción electrostática repulsiva.
Al desarrollar esta idea, el equipo aclaró la distribución de protones y vacantes de oxígeno en BaZrO3 dopado con Sc combinando espectroscopía de resonancia magnética nuclear y análisis termogravimétrico. Cuando existe una cierta cantidad de vacantes de oxígeno 4% en moles en el material, elLa concentración de protones alrededor de Zr es mayor que la del elemento de tierras raras, lo que indica que los protones tienen menos influencia de los efectos de atrapamiento del elemento de tierras raras Fig. 1.
"Debido a que la interacción atractiva entre el elemento de tierras raras y los protones provoca la captura de protones, la introducción de otro defecto que tiene cargas positivas, es decir, la vacante de oxígeno, parece liberar a los protones atrapados", dijo Hitoshi Takamura, quien dirigióla investigación en la Universidad de Tohoku. Él y sus colegas han aclarado que la interacción entre el elemento de tierras raras y la vacante de oxígeno evita la captura de protones.
"Esta idea se puede aplicar no solo al desarrollo de conductores iónicos sino también a otros materiales, como los materiales fluorescentes y catalizadores, ya que la interacción de los defectos juega un papel importante en estos materiales", dijo Takamura. "Si la distribución delos defectos se vuelven controlables, podemos diseñar una variedad de materiales funcionales. Ese es nuestro objetivo para esta investigación ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tohoku . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :