Горивни клетки без жега: нов материал провежда кислородни йони още при 233 градуса

Твърдооксидните горивни клетки (SOFC) произвеждат ток директно от водород, природен газ или биогаз. Обичайните им електролити като стабилизирания с итрий циркониев оксид обаче изискват температури от около 700 до 1000 градуса по Целзий, което ускорява стареенето на материалите и повишава разходите. Затова се търсят електролити, които работят добре между 200 и 500 градуса – диапазон, който специалистите наричат „празнина на Норби“.

Екип на професор Масатомо Яшима от Института за наука в Токио (Institute of Science Tokyo) представи нов т.нар. силенов оксибромид с формула Bi1,9Te0,1LaO4,05Br. Още при 233 градуса той достига проводимост за кислородни йони от 0,01 сименса на сантиметър във вътрешността на кристала. Утвърдените електролити като YSZ и LSGM се нуждаят за това съответно от 644 и 534 градуса. Освен това материалът е останал химически стабилен до 300 градуса в различни атмосфери, а химичното му разширение е пренебрежимо. Изненадващ е механизмът: йоните се придвижват през празни места в кристалната решетка, въпреки че материалът съдържа излишен кислород. Изследването е публикувано на 14 октомври в Nature Communications, с участието и на университета Кюшу, Имперския колеж в Лондон и японския изследователски център KEK.

До практическо приложение е нужна още работа: заради съпротивлението по границите на зърната общата проводимост е по-ниска от тази във вътрешността на кристала. Затова изследователите искат да оптимизират допълнително структурата на материала.