世界熱點(diǎn)評！首例！大連化物所開發(fā)出溫和條件下超快氫負(fù)離子導(dǎo)體

2023-04-07 16:58:21 來源：央廣網(wǎng)

(相關(guān)資料圖)

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所陳萍研究員、曹湖軍副研究員團(tuán)隊(duì)提出了一種全新材料設(shè)計(jì)研發(fā)策略，開發(fā)出首例溫和條件下超快氫負(fù)離子導(dǎo)體。相關(guān)成果已于5日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上。

陳萍研究員團(tuán)隊(duì)聚焦金屬氫化物研究已超過20年（央廣網(wǎng)發(fā) 大連市科技局供圖）

據(jù)介紹，氫負(fù)離子（H－）具有強(qiáng)還原性及高氧化還原電勢等特點(diǎn)，是一種頗具潛力的氫載體和能量載體。氫負(fù)離子導(dǎo)體是在一定條件下具有優(yōu)異氫負(fù)離子傳導(dǎo)能力的材料，其在氫負(fù)離子電池、燃料電池、電化學(xué)轉(zhuǎn)化池、膜反應(yīng)器、氫傳感器等能源及電化學(xué)轉(zhuǎn)化器件中具有廣闊的應(yīng)用前景，有望在未來實(shí)現(xiàn)一系列的技術(shù)革新。

目前僅有極少數(shù)國外團(tuán)隊(duì)專注此研究，該項(xiàng)研究面臨著材料體系少、操作溫度高、溫和條件下離子電導(dǎo)率低等問題，是潔凈能源領(lǐng)域的前沿課題。

早在上世紀(jì)的變色玻璃研究中，研究者就發(fā)現(xiàn)稀土氫化物——?dú)浠|（LaHx）具有快速的氫遷移能力，但其電子電導(dǎo)也很高。近幾年，科研人員往氫化鑭晶格中引入氧使其形成氧氫化物以抑制其電子傳導(dǎo)，但氧的引入也同時(shí)顯著阻礙了氫負(fù)離子的傳導(dǎo)。

部分研發(fā)設(shè)備（央廣網(wǎng)發(fā) 大連市科技局供圖）

陳萍研究員、曹湖軍副研究員團(tuán)隊(duì)提出了一種全新材料設(shè)計(jì)研發(fā)策略，創(chuàng)新地采用機(jī)械球磨制備方法，通過撞擊和剪切力，在氫化鑭晶格中引入大量的缺陷和晶界，在顯著抑制電子傳導(dǎo)的同時(shí)，仍舊“維持”氫負(fù)離子通過協(xié)同遷移機(jī)制快速傳輸，最終獲得了優(yōu)異的氫負(fù)離子傳導(dǎo)特性。

此前報(bào)道的氫負(fù)離子導(dǎo)體只能在300℃左右實(shí)現(xiàn)超快傳導(dǎo)，而大連化物所團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了在溫和條件下（-40至80℃溫度范圍內(nèi)）的超快離子傳導(dǎo)。此外，團(tuán)隊(duì)還首次實(shí)現(xiàn)了室溫全固態(tài)氫負(fù)離子電池的放電，證實(shí)了這種全新的二次電池的可行性。

“許多已知的氫化物材料都是離子—電子混合導(dǎo)體，”陳萍介紹道，“我們建立的這種材料結(jié)構(gòu)調(diào)變的方法具有一定的普適性，有望為氫負(fù)離子導(dǎo)體的研發(fā)打開局面?！?/p>

據(jù)悉，陳萍團(tuán)隊(duì)聚焦金屬氫化物的研究已超過20年，從最初的儲氫材料研究到后來的化學(xué)固氮，再到如今的氫負(fù)離子導(dǎo)體，團(tuán)隊(duì)通過拓展完善金屬氫化物的特性和功能范圍，讓這一獨(dú)特材料在多個(gè)領(lǐng)域不斷地展現(xiàn)出新的潛力。

關(guān)鍵詞：

本文來源：央廣網(wǎng)

為您推薦