Японские ученые разработали подход, позволяющий ускорить движение анионов водорода через кристаллические решетки при низких температурах. Для этого исследователи сделали решетки более упорядоченными. Результаты работы способствуют разработке более практичных и устойчивых устройств для хранения энергии. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Отрицательно заряженные анионы водорода могут очень быстро проходить через твердый материал, содержащий в своем составе атомы этого же элемента. Эта система представляет многообещающее решение для создания источников экологически чистой энергии. Однако быстрый перенос водорода осуществляется только под действием высоких температур (выше 450 °C). Ученые из Киотского университета нашли способ ускорить прохождение ионов водорода через твердые материалы при гораздо более низких температурах.
«Раньше считалось, что ключом к высокой ионной проводимости при низкой температуре является стабилизация высокотемпературной фазы материала, — говорит руководитель исследования Хироши Кагеяма. — Мы показали, что высокая ионная проводимость при низких температурах также может быть достигнута за счет упорядочения анионов. Эта технология может быть применима к различным ионным проводникам в будущем».
Авторы создали упорядоченную структуру в кристалле гидрида бария, добавив с обеих сторон от него дополнительные слои. Они состояли из водорода, присоединенного к другому аниону. Ученые использовали анионы бромида, хлорида и йодида для создания трех различных материалов. Это предотвратило переход материала от высокостабильной и симметричной шестигранной решетки, обычно обнаруживаемой при высоких температурах, к менее стабильной ромбовидной структуре при охлаждении. Анионы водорода очень быстро перемещались через упорядоченную решетку даже при 200 °C. Материал даже мог проводить анионы водорода при комнатной температуре, хотя и с меньшей скоростью.
Результаты исследования позволят работать при низких температурах таким электрохимическим устройствам, как топливные элементы. Также они открывают возможности для их использования в качестве промышленных катализаторов и твердых источников водорода в реакции гидрирования.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
