日本東北大學發表成功地合成出質子含有數量較過去提高10倍，在450〜500℃的中溫領域呈現10-2S／cm的高質子傳導性離子傳導體。研究團隊在氧化物導入多量質子的研究中注意到高壓合成法，並利用Ba-Sc系氧化物在1,200℃、8萬氣壓的條件下，成功地合成出比過去多出約10倍質子的氧化物(質子傳導體)。此傳導體的化學式為BaSc0.67O(OH)2，由於Sc缺損了3分之1而形成空孔，而為了與空孔保持電中性(Electrical Neutrality)，進而導入了大量的質子。
東北大學透過第一原理計算進行調查後，確認與空孔位置周邊的氧結合的質子形成面向空孔位置的特殊形態配置，因此能容易地擴散至鄰近的Sc空孔位置。目前固體氧化物燃料電池(SOFC)應用於家庭氫能發電用途已逐漸趨於實用化，而固體氧化物電解電池(SOEC)的活用也在推進中。今後為了實現這些設備的高效率化、普及化，做為電解質材料之質子傳導體的相關開發將更不可或缺。
現階段已知Ba-Zr系氧化物等物質具有高質子傳導度，但為了導入移動離子的質子，必須藉由異種金屬元素的摻雜(Doping)，卻也因此有質子量受限於摻雜量，或是摻雜的金屬離子與質子因靜電引力結合而被捕捉(Trap)等課題。
此次利用高壓合成在氧化物中導入多量質子的手法亦可望適用於其他材料類的質子傳導體或同樣含有小型移動離子之鋰系氧化物的製作，在全固態電池電解質的應用也備受期待。然而此次成功合成的質子傳導體會有質子量過剩的問題，因此為了達到更高的傳導度，東北大學將展開質子量的最佳化研究。此外，亦將著手開發不須8萬氣壓的特殊高壓環境，而是更接近常壓條件的合成手法。
資料來源：https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20210730_01web_proton.pdf