Высокотемпературный протонный проводник для топливных элементов

Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) на основе протон-проводящих оксидов — перспективные устройства для водородной энергетики, которые очень и очень активно изучаются по всему миру. Проблема в том, что многие такие оксиды обладают смешанной проводимостью (протонной и кислородно-ионной), что снижает эффективность. Идеальный ППО должен проводить только протоны (униполярная проводимость).

Свежая интересная работа химиков из Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН (Екатеринбург) и УрФУ — как раз о поиске таких материалов: там исследовали BaHfO₃, легированный скандием. BaHfO₃ имеет широкую запрещенную зону и жесткую структуру, что подавляет подвижность кислородных вакансий и, следовательно, кислородно-ионную проводимость. Ученые получили высокоплотные керамики с содержанием Sc до 40%. Во влажной атмосфере и при высокой температуре (до 900°C) протонная проводимость составила ∼4 мСм/см — это значит, что материал получился такого же класса, как самые лучшие образцы протон-проводящих оксидов, а кислородно-ионная проводимость при этом пренебрежимо мала. То, что надо!

Статья вышла в Ceramics International (IF = 6.0)

Источник: «Зоопарк из слоновой кости»