我国科学家开发首例温和条件下超快氢负离子导体

快讯 (50) 1年前

  新华社北京4月6日电(记者 张泉 王莹)氢负离子导体在氢负离子电池、燃料电池、电化学转化池等领域具有广阔应用前景,未来有望引领一系列能源技术革新。我国科学家日前通过机械化学方法,在氢化镧晶格中引入大量的缺陷和晶界,开发了首例温和条件下超快氢负离子导体。   记者从中国科学院获悉,该研究由中科院大连化物所陈萍研究员、曹湖军副研究员团队完成,相关成果5日在国际学术期刊《自然》发表。   氢负离子是一种具有很大开发潜力的氢载体和能量载体,氢负离子导体是在一定条件下具有优异氢负离子传导能力的材料。此领域研究面临材料体系少、操作温度高等问题,是洁净能源领域的前沿课题。   “优质氢负离子导体需要两种特性‘兼得’,即具备优异氢负离子传导能力的同时具备极低的电子电导。”陈萍介绍,早在20世纪,氢化镧就被发现具有快速的氢迁移能力,但电子电导很高。近年来,科研人员往氢化镧晶格中引入氧以抑制其电子传导,但氧的引入也同时显著阻碍了氢负离子的传导。   陈萍、曹湖军团队创新地采用机械球磨法,通过撞击和剪切力,造成氢化镧晶格的畸变,形成了大量纳米微晶和晶格缺陷。这些畸变可以显著抑制电子传导,使电子电导率相比结晶态良好的氢化镧下降5个数量级以上,同时对氢负离子传导的干扰并不显著,从而获得了优异的氢负离子传导特性。   更为重要的是,此项研究实现了氢负离子在温和条件下(零下40摄氏度至80摄氏度)的超快传导。此前的研究中,氢负离子导体只能在300摄氏度左右实现超快传导。此外,团队还首次实现了室温全固态氢负离子电池的放电。   “许多已知的氢化物材料都是离子—电子混合导体,团队建立的这种材料工程策略具有一定的普适性,有望助力氢负离子导体研究取得更多突破。”陈萍说。

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