利用室溫下光照射陶瓷材料,讓氧化物離子瞬間移動,可望促進新型態燃料電池開發

 

刊登日期:2021/10/8
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日本筑波大學發表與東京工業大學、廣島工業大學透過對特殊陶瓷材料進行光照射的方式,成功地在室溫條件下讓結晶中的氧化物離子瞬間移動,並直接觀測到此狀態。氧化物離子的質量較重,目前未有藉由光照射促使其在物質中移動的報告,新研究成果將可望有助於推動利用光能之燃料電池或蓄電池的開發。一部分的陶瓷材料可藉由光照射,自由改變結晶中電子的移動度,若能利用光照射讓氧化物離子在固體中移動的話,將可望應用於燃料電池領域。唯氧化物離子比電子重1萬倍以上,因此難以在固體中移動。

研究團隊利用擁有雙鈣鈦礦型(Dduble-Perovskite)構造的特殊陶瓷材料,藉由光照射成功地在室溫條件下讓氧化物離子在結晶中出現1兆分之1秒以下的移動。此時氧化物離子的構造秩序雖有大幅變化,但雙鈣鈦礦型構造仍持續維持,由此可知僅有固體中的氧化物離子出現移動。此外,研究團隊係利用了電子繞射法(Electron Diffraction Method)與加入光照射影響之理論計算手法,進而實現了氧化物離子的觀測。一般燃料電池的運作溫度為200~1,000℃,藉由氧氣或氫氣的活性化,使其在電極中運動。若能利用室溫下的光照射的話,將可望開發出氧化物離子驅動方式的燃料電池。


資料來源: https://www.nikkan.co.jp/articles/view/611347
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