2020年3月27日| 5分钟阅读
东京的科学家合成了一种新的薄膜，可以使能源生产更加高效和清洁
固体氧化物燃料电池(SOFCs)是清洁高效的发电系统，能够产生电能，但受到其高工作温度和不经常应用的限制。由特鲁Higuchi博士领导的东京科技大学的研究人员在他们的新研究中，探索了如何通过降低运行温度来提高固体氧化物燃料电池的效率，并在未来成为核能和热能发电的替代品。
在这个后工业化时代，电力已经成为我们社会的支柱。然而，使用化石燃料来发电并不是最好的选择，因为它们的可获得性有限且有害。在过去的20年里，人们做出了巨大的努力来开发促进可持续能源的技术。在这种背景下，固体氧化物燃料电池(SOFCs)作为一种清洁高效的可产生电能的替代品而兴起。然而，固体氧化物燃料电池的一个主要缺点是它们的高工作温度，限制了它们的广泛使用。
以前的各种研究试图通过使用萤石型氧化物如氧化铈-δ来改善高温下的导电性来克服这一缺点。通常，这些萤石氧化物以多孔形式存在，并且它们的导电机理被认为依赖于水分子的表面吸附，这是原子或分子粘附到表面的过程。
由特鲁Higuchi博士领导的来自东京科学大学的科学家小组将这项研究向前推进了一步。在发表在《纳米研究快报》上的新研究中，研究人员探索了“掺杂”对这些氧化物的影响，掺杂是添加杂质以改变其导电性的过程，这些氧化物是固体氧化物燃料电池的一个很好的候选者。研究人员在氧化物中“掺杂”了一种叫做钐的金属。然后，他们在氧化铝(Al2O3)衬底上以已知的特定方向沉积这种掺杂氧化物的薄膜，以提高导电性。Higuchi博士认为这是一个优势，他说，“当考虑到实际设备时，薄膜形式比多孔或纳米晶体形式更合适。”
然后，研究小组描述了这部新电影的晶体质量和电子结构。他们还比较了这种新型薄膜和工业上常用的厚陶瓷氧化物之间的导电性差异。他们的发现表明，与薄膜样品相比，陶瓷样品显示出较差的结晶度和较差的质子传导率。
此外，由于萤石型氧化物中的“质子传导”，薄膜的“电阻率”或对电流的阻力被发现随着湿度的增加而降低，如格罗特胡斯机理所解释的那样。水分子由两个氧原子和一个氢原子组成。水分子之间有键，称为“氢键”Grotthuss机制(或称“跳转”机制)允许水分子分裂成离子，增加导电性，因此它们从一个氢键转移到另一个氢键。发现该新型膜在低于100℃的低温区域显示出表面质子传导
这种新型薄膜在室温下具有很高的导电性，将来肯定会有几种用途。就固体氧化物燃料电池而言，Higuchi博士总结道，“我们对电解质膜的研究提出了激进的发现，有助于降低固体氧化物燃料电池的工作温度，并可能成为在固体氧化物燃料电池中使用萤石型氧化物制造更实用装置的替代系统，并为未来的核能和热能发电开辟新的途径。”
关于日本科学大学（TUS）是一所知名的大学，也是一所专门研究日本私立大学的大学，在1881年建立了四所大学，分别位于东京和海海道市中心，大学继续为日本的科学发展做出贡献，通过对科学研究者、技术人员和教育人员的培训。除了“创造科学和技术以适应自然、人类和社会发展的和谐”，从基础到应用科学的研究范围很广。包括多学科的方法来研究和接受今天一些“最重要的领域”的研究。在认识和培养最优秀的科学的地方，它是最好的选择。在那些产生了多方面的知识的地方，只有在医学上产生了多方面的知识，只有在医学上产生了多方面的知识自然科学领域的Rizewinners。
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