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氫負(fù)離子可望打造下一代電池?

作者: 時(shí)間:2016-03-25 來源:eettaiwan 收藏

  東京工業(yè)大學(xué)(Tokyo Institute of Technology)的研究人員首次展示在基于氧化物的固態(tài)中以(H-)為基礎(chǔ)的電化學(xué)反應(yīng),期望使其展現(xiàn)成為下一代基礎(chǔ)的潛力。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201603/288750.htm

  東京工業(yè)大學(xué)教授小林玄器(Genki Kobayashi)與菅野了次(Ryoji Kanno)以及來自分子科學(xué)研究所(ISM)、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)(JST)、京都大學(xué)(Kyoto University)與高能量加速器研究機(jī)構(gòu)(KEK)的研究人員們推論,(H-)可望用于高能量密度儲(chǔ)存元件。利用氧氫化物固態(tài),研究人員首次展示了純(H-)可在氧化物中傳導(dǎo)。

  金屬氫化物的晶格往往不夠靈活,使得氫負(fù)離子(H-)難以傳送,這也就是為什么研究人員轉(zhuǎn)而求助于氧氫化物——氧與氫共用相同晶格位置。另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是氫的供電子(electron-donating)特性高,這表示電子將會(huì)從氫負(fù)離子(H-)解離而產(chǎn)生質(zhì)子與電子,導(dǎo)致電子(而非氫化物離子)遷移。因此,研究團(tuán)隊(duì)只得尋求另一套包含陽離子的系統(tǒng),在該陽離子中的供電子較氫更多。

  

 

  La2-x-ySrx+yLiH1-x+yO3-y (x = 0, y = 0, 1, 2)的晶體結(jié)構(gòu)

  研究人員檢視其氧氫化合物結(jié)構(gòu)如何隨著組成與合成條件而變化,同時(shí)也研究了電子結(jié)構(gòu)的特征,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了化合物中的離子Li-H鍵,亦即在氧化物中存在氫負(fù)離子(H–)。

  

 

  全固態(tài)氫負(fù)離子(H–)電池:具有Ti/o-La2LiHO3/TiH2結(jié)構(gòu)的固態(tài)電池放電曲線。中間插圖是電池及其可能導(dǎo)致的電化學(xué)反應(yīng)示意圖

  接著,研究人員們?cè)谡唤Y(jié)構(gòu)相位(o- La 2LiHO3)使用La 2LiHO3,作為電池(具有鈦陽極與氫化物陰極)的電解質(zhì)。因?yàn)榉烹娫斐傻碾姌O相位變化與Ti-H相位一致,顯示氫負(fù)離子的遷移。研究人員的結(jié)論是:“成功建構(gòu)一種具有氫負(fù)離子(H–)擴(kuò)散的全固態(tài)電化學(xué)電池,不僅展現(xiàn)氧氫化物可作為氫負(fù)離子(H–)固態(tài)電極的能力,同時(shí)也有助于開發(fā)基于氫負(fù)離子(H–)傳導(dǎo)的電化學(xué)固態(tài)元件。”



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