京都大學等解明陶瓷儲氫機制,發現晶格缺陷規律性影響儲氫量

 

刊登日期:2025/2/26
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日本京都大學等組成的研究團隊解明了陶瓷材料吸收氫的機制,且在研究中發現,陶瓷結晶中缺陷結構的規律性將會影響氫的吸收難易度(圖一)。目前氫儲存的研究主要以金屬為主要對象,但單位儲存容量的重量較大仍是一項有待解決的問題。一般而言,陶瓷比金屬輕。此次的研究結果將可望為儲氫陶瓷材料提供新的設計指南。
 
圖一、晶格缺陷規律性影響儲氫量
圖一、晶格缺陷規律性影響儲氫量
 
為了促進氫能的普及化,儲存技術的進步是氫氣供應網絡中重要的一環。雖然儲氫陶瓷的存在已為人所知,但氫的吸收與解吸相關機制仍不明確。此外,一般認為陶瓷結晶中的晶格缺陷,意即缺少氧原子的狀態「氧空位」對於氫儲存有一定影響,但由於難以控制晶格中氧空位的排列,因此無法驗證這一點。
 
有鑑於此,京都大學研究團隊將焦點放在僅透過改變鐵(Fe)與鈷(Co)的比例,即可相對容易地控制氧空位排列的「鍶鐵鈷氧化物(Sr(Fe,Co)Oy)」。首先,研究團隊確認增加Co的量可促使晶格中氧空位的排列從隨機狀態變成規則排列。其後,研究團隊製作了氧空位隨機排列與規則排列的Sr(Fe,Co)Oy薄膜,並就其可吸收的氫量進行調查。結果發現,相較於氧空位隨機排列的薄膜氧,空位規則排列的薄膜可以儲存更多的氫。

資料來源: https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/news/24/02056/
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