科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光動力電池和燃料電池設(shè)計(jì)的新機(jī)遇

　　據(jù)外媒報(bào)道，汽車和其他行業(yè)正在努力提高可充電電池和燃料電池的性能。現(xiàn)在，來自日本的研究人員有了一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，它將為未來這一領(lǐng)域的環(huán)境穩(wěn)定性提供新的可能性。在最近發(fā)表在《Applied Materials Today》上的一項(xiàng)研究中，來自筑波大學(xué)的研究人員揭示了紫外線可以在室溫下調(diào)節(jié)鈣鈦礦晶體中的氧化物離子傳輸并由此引入了一個(gè)以前無法進(jìn)入的研究領(lǐng)域。

　　電池和燃料電池電解質(zhì)的性能取決于電解質(zhì)中電子和離子的運(yùn)動。調(diào)節(jié)電解質(zhì)中氧化物離子的運(yùn)動可以增強(qiáng)未來電池和燃料電池的功能--如通過提高能量存儲和輸出的效率實(shí)現(xiàn)。而利用光來調(diào)節(jié)離子的運(yùn)動--這擴(kuò)展了可能的能量輸入源--迄今為止只在質(zhì)子等小離子中得到過證實(shí)。筑波大學(xué)的研究人員則正在致力于克服可達(dá)到的離子運(yùn)動的這一限制。

　　“傳統(tǒng)上，在固態(tài)材料中傳輸重原子和離子一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，”該研究的論文共同資深作者M(jìn)asaki Hada教授說道，“我們著手設(shè)計(jì)一種簡單的方式來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并將其與可持續(xù)能源投入無縫結(jié)合?！?/p>

　　為了做到這一點(diǎn)，研究人員專注于鈷雙鈣鈦礦晶體，它類似于燃料電池研究中的常見材料。他們發(fā)現(xiàn)，在室溫下使用紫外線照射這一晶體，可以在不破壞晶體的情況下取代氧化物離子，這意味著晶體的功能得以保留。

　　Hada教授指出：“電子衍射結(jié)果、光譜學(xué)結(jié)果和相應(yīng)的計(jì)算證實(shí)了這種解釋。在傳遞能量為每平方厘米2毫焦耳時(shí)，約6%的氧化物離子會在幾皮秒內(nèi)在晶體中發(fā)生嚴(yán)重混亂，而不會破壞晶體。”

　　鈷氧鍵通常會極大地限制氧化物的運(yùn)動，但紫外光誘導(dǎo)的電子轉(zhuǎn)移可以破壞這些鍵。這有助于氧化物離子的運(yùn)動以一種方式進(jìn)入幾個(gè)有關(guān)存儲光能輸入的狀態(tài)。

　　據(jù)了解，這些結(jié)果有著不同的應(yīng)用。更深入地了解如何利用光來操縱跟能量儲存有關(guān)的晶體結(jié)構(gòu)以一種不破壞晶體的方式將為商業(yè)規(guī)模的可再生能源系統(tǒng)帶來新的可能性。