Ученые выяснили, что в твердооксидных топливных элементах в качестве электролита можно использовать перовскитоподобные минералы. Совместив данные экспериментов и компьютерного моделирования, исследователи смогли лучше понять природу этих веществ. Исследование, опубликованное в журнале Journal of Alloys and Compounds, поможет приблизиться к использованию перовскитоподобных минералов в топливных элементах.
Топливные элементы все чаще рассматриваются учеными как альтернатива гальванических батарей. Дело в том, что в привычных батарейках вещества, с помощью которых производится электричество, находятся внутри и рано или поздно заканчиваются — батарейка садится. Топливные элементы обеспечивают соединение водородного топлива и кислорода, который попадает туда из воздуха. Иначе говоря, батарея на топливных элементах может вырабатывать электричество до тех пор, пока есть подача питания. Побочный продукт топливных элементов — вода, и это делает ее очень экологичным источником энергии (в то время как привычные батарейки необходимо специально утилизировать).
Твердооксидные топливные элементы содержат в качестве электролита вещества, через которые в батарее происходит взаимодействие положительно и отрицательно заряженных электродов (например, керамический материал на основе диоксида циркония). У такого источника энергии много плюсов: они стабильны, эффективны и относительно дешевы. Однако есть и недостаток: чтобы они работали, необходимы крайне высокие температуры (около 500–1000 °C).
Ученые предлагают использовать перовскитоподобные минералы, которые состоят из двух отрицательно заряженных и одного положительно заряженного иона, соединенных между собой. Двойные перовскитоподобные оксиды молибдена типа Sr2Mg1-xNixMoO6-δ сегодня достаточно перспективны для использования в твердооксидных топливных элементах, однако результаты экспериментов сильно отличаются от теоретических предсказаний. Это говорит о неполной изученности процессов, проходящих в веществах.
Ученые из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, Международного физического центра «Доностия» и Московского института электроники и математики им. А.Н. Тихонова НИУ ВШЭ провели исследование свойств двойных перовскитоподобных оксидов. Исследователи объединили компьютерное моделирование и экспериментальные данные о проводимости Sr2Mg1-xNixMoO6-δ. Выяснилось, что вещество можно характеризовать как полупроводник. Таким образом, оно может быть использовано в качестве электролита в топливных элементах, поскольку имеет неплохие электрохимические характеристики и высокую ионную проводимость.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
