我国研发出首个室温超快氢负离子导体

发布时间:2023-04-06  

我国科学家在室温下实现超快氢负离子传导!中科院大连化学物理研究所陈萍研究员、曹湖军副研究员团队提出了一种全新的材料设计研发策略,通过机械化学方法,在稀土氢化物——氢化镧晶格中故意制造大量的缺陷和纳米微晶,研发出首个室温环境下超快氢负离子导体。相关研究成果4月5日发表于《自然》杂志。



在某些条件下,一些材料经历有序—无序相变,而转变为具有高离子电导率和低迁移能垒的超离子态。在这种状态下,离子会像在液体中一样快速地穿过材料的刚性晶体结构。


这种现象有利于化学能量的转换,因为它允许离子在没有液体或软膜分离电极的情况下移动。然而,很少有固态材料能在室温环境条件下达到这种状态。


“在室温环境下表现出超离子传导的氢负离子导体材料,将为构建全新的全固态氢化物电池、燃料电池和电化学转化池提供巨大的机遇。”陈萍介绍。


氢负离子具有强还原性和高氧化还原电势,已经成为研究者们关注的重点。“近年来,科学家已经开发了几种氢负离子导体,比如碱土金属氢化物和稀土金属氧氢化物,它们以能够实现快速氢迁移而闻名。”陈萍说,然而它们都不能在室温环境下实现超离子传导。


此次,研究人员创新地采用机械球磨制备方法,通过撞击和剪切力,造成氢化镧晶格的畸变,形成了大量的纳米微晶和缺陷。这些晶格缺陷可以显著抑制氢化镧的电子传导,使其电子电导率相比结晶良好的氢化镧下降5个数量级以上。


更重要的是,材料结晶度的改变对氢负离子传导的干扰并不显著,可以在“震”住电子转移的同时,仍旧“维持”氢负离子的快速传输,最终获得了优异的氢负离子传导特性。


研究团队集体照(大连化物所供图)


在以往的研究中,氢负离子导体只能在300℃左右实现超快传导。而这项研究在-40℃至80℃的温和条件下实现了超快离子传导。同时,研究人员还首次实现了室温全固态氢负离子电池的放电,证实了这种全新电池的可行性。


谈起超快氢负离子导体与超导体的区别,陈萍介绍,超导是零电阻传递电子的导体,而超快氢负离子导体传递的是氢负离子。


“许多已知的氢化物材料都是离子—电子混合导体。”陈萍说,我们建立的这种材料工程策略具有一定的普适性,有望为氢负离子导体的研发打开局面。《自然》审稿人评价,该工作展示了一种非常有趣且新颖的研究方法。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>