中國粉體網(wǎng)訊  新的研究發(fā)現(xiàn)，光可用于顯著提高燃料電池、鋰離子電池和其他基于帶電原子或離子運(yùn)動(dòng)的設(shè)備的性能。

由Dino Klotz博士操作的實(shí)驗(yàn)裝置表明，光可以根據(jù)帶電原子或離子的運(yùn)動(dòng)來提高燃料電池，鋰電池和其他設(shè)備的性能。（來源：麻省理工學(xué)院） 

在《Nature Materials》上發(fā)表的一篇論文中，美國麻省理工學(xué)院和日本九州大學(xué)的研究人員解釋說，電荷可以以不同的方式通過材料，長期以來，光一直被用來激發(fā)電子，使它們更具導(dǎo)電性。常見的應(yīng)用包括太陽能電池和超市門，當(dāng)顧客經(jīng)過時(shí)會(huì)自動(dòng)打開。

但根據(jù)該研究的合著者Harry L.Tuller的說法，鋰離子電池和燃料電池等設(shè)備依賴于離子本身的運(yùn)動(dòng)，而不僅僅是它們的組成電子。鋰離子電池中，移動(dòng)發(fā)生在電池充電和放電期間；燃料電池中，氫和氧離子移動(dòng)產(chǎn)生電能。

問題所在

基于離子運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用的材料（稱為固體電解質(zhì)）是陶瓷。陶瓷由微小的晶粒組成，這些晶粒在高溫下被壓實(shí)和燒制，形成致密的結(jié)構(gòu)。穿過材料的離子通常在晶粒之間的邊界處受阻。

“我們發(fā)現(xiàn)，離子電導(dǎo)率--離子移動(dòng)的速率以及由此產(chǎn)生的設(shè)備的效率——通常會(huì)因離子在這些晶界處被阻塞而顯著降低�！盩uller說在一份媒體聲明中。

解決方案

Tuller和他的工程師團(tuán)隊(duì)探索了如何使用光來降低離子在晶界處遇到的勢(shì)壘。

“我們正在用光降低勢(shì)壘高度，這樣做我們能夠?qū)㈦x子的流動(dòng)提高三倍，”Tuller說。“我們希望我們能夠通過優(yōu)化系統(tǒng)將其提高到數(shù)量級(jí)�！�

研究人員特別證明了光通過由二氧化鈰和釓組成的流行固體電解質(zhì)對(duì)氧離子運(yùn)動(dòng)的影響，但他們的發(fā)現(xiàn)也有望應(yīng)用于傳導(dǎo)不同元素的其他陶瓷系統(tǒng)。

在該小組看來，這項(xiàng)工作可以有很多應(yīng)用。例如，它可以通過提高充電速率來提高薄鋰電池電解質(zhì)的性能。光也可以被精細(xì)聚焦，允許在空間上非常精確的指定位置控制離子流。

該提議的缺點(diǎn)是一些基于離子電導(dǎo)率的設(shè)備，如固體氧化物燃料電池，必須在非常高的溫度（約 700 攝氏度）下運(yùn)行，離子才能克服并穿過晶界屏障。反過來，高溫會(huì)導(dǎo)致材料降解，而適應(yīng)這種溫度的基礎(chǔ)設(shè)施非常昂貴。

“我們的夢(mèng)想是看看我們是否可以使用不需要熱量的東西來克服障礙�；蛘哂昧硪环N工具獲得相同的電導(dǎo)率”研究合著者Thomas Defferriere說。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）

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