化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
移動(dòng)端訪問(wèn)更便捷
今日焦點(diǎn) Today's Focus
查看更多+-
IG China 2025啟幕 測(cè)司儀表賦能氣體產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型
測(cè)司儀表(上海)有限公司攜可視化泄露檢測(cè)儀ULD5[詳細(xì)]
我國(guó)首個(gè)室溫超快氫負(fù)離子導(dǎo)體研發(fā)成功！
2023年04月06日 13:13:25
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：5414
近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所陳萍研究員、曹湖軍副研究員團(tuán)隊(duì)研制出首例室溫超快氫負(fù)離子導(dǎo)體，并提出了抑制混合導(dǎo)體中電子電導(dǎo)的新策略。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所陳萍研究員、曹湖軍副研究員團(tuán)隊(duì)研制出首例室溫超快氫負(fù)離子導(dǎo)體，并提出了抑制混合導(dǎo)體中電子電導(dǎo)的新策略。本工作中的理論計(jì)算和中子衍射實(shí)驗(yàn)分別與廈門大學(xué)副教授吳安安和中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所副研究員夏元華合作完成。
氫負(fù)離子是一種頗為“神秘”的單價(jià)負(fù)離子。當(dāng)氫原子得到一個(gè)外來(lái)電子時(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)變成氫負(fù)離子。氫負(fù)離子極化率高，具有強(qiáng)還原性及高氧化還原電勢(shì)。由金屬陽(yáng)離子與氫負(fù)離子化合而成的氫化物是一種很具潛力的載氫載能體。氫負(fù)離子導(dǎo)體可以作為固態(tài)電解質(zhì)材料，用以構(gòu)建基于氫負(fù)離子的新型二次離子電池、燃料電池和電化學(xué)轉(zhuǎn)化池等，有望在潔凈能源存儲(chǔ)與利用中發(fā)揮積極的作用，前景十分迷人。
與目前研究的熱點(diǎn)離子導(dǎo)體材料，諸如鋰離子、鈉離子和質(zhì)子導(dǎo)體類似，氫負(fù)離子導(dǎo)體是一種可以快速傳導(dǎo)氫負(fù)離子的固體材料。其應(yīng)用潛力巨大，有望在二次離子電池、燃料電池、電化學(xué)轉(zhuǎn)化池、膜反應(yīng)器等方面實(shí)現(xiàn)一系列技術(shù)革新，是能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的前沿課題。然而氫負(fù)離子尺寸較大，在晶格中遷移困難。加上氫負(fù)離子極化率高，容易在傳輸中將電子留在晶格，造成材料電子電導(dǎo)較大這一不利現(xiàn)象，研究極具挑戰(zhàn)性。
早在上世紀(jì)的變色玻璃研究中，就有學(xué)者發(fā)現(xiàn)稀土金屬氫化物如LaHx具有快速的氫遷移能力，但它卻是一種離子-電子混合導(dǎo)體，其電子電導(dǎo)較大，阻礙了其作為離子導(dǎo)體的開發(fā)。近期，有研究人員向LaHx晶格中引入氧使其形成氧氫化物，可有效地抑制其電子傳導(dǎo)。然而氧的引入也降低了H-的傳導(dǎo)能力。
針對(duì)H-離子導(dǎo)體研究所遇到的困境，該研究團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)了一種不同的策略——制造晶格畸變抑制電子電導(dǎo)。而機(jī)械球磨法正是達(dá)到此目的的有效手段。機(jī)械球磨是一種操作相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)在密閉容器里放置材料和大小不一的鋼球，在高速旋轉(zhuǎn)下，材料、容器壁和鋼球之間發(fā)生強(qiáng)烈的撞擊、剪切和摩擦作用，可以將材料粉碎乃至造成晶格畸變。該方法工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小、應(yīng)用前景良好。
在此次研究中，科研人員將LaHx顆粒放入機(jī)械球磨機(jī)中進(jìn)行高速球磨。經(jīng)過(guò)這種高速的“洗禮”，LaHx顆粒發(fā)生了明顯的變形：在高倍率的透射電鏡下觀察到了晶格的畸變和大量的缺陷。這種畸變和缺陷破壞了晶格的長(zhǎng)程有序排列，“震”住了電子傳遞，使其電子電導(dǎo)率相比結(jié)晶良好的LaHx下降5個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)大量的嘗試，組裝了由“變形“的LaHx為固體電解質(zhì)，以TiH2和Ti為電極的固態(tài)氫負(fù)離子電池，并首次實(shí)現(xiàn)了室溫放電。這一令人鼓舞的結(jié)果證實(shí)了這種全新的二次離子電池的可行性。
該研究團(tuán)隊(duì)20余年一直致力于氫化物的研究，探索、理解這一獨(dú)特材料的物性、挖掘其特殊功能是他們的追求。接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)還將進(jìn)一步開發(fā)、優(yōu)化氫負(fù)離子導(dǎo)體材料、探索其在二次離子電池和電化學(xué)轉(zhuǎn)化池方面的應(yīng)用。
(資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào))
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
大連物化所發(fā)現(xiàn)光電-熱電耦合效應(yīng)可提升太陽(yáng)電池效率
大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能研究部(DNL16)李燦院士團(tuán)隊(duì)提出了光電-熱電雙效應(yīng)耦合的思路，并發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)與熱電效應(yīng)的耦合機(jī)制，實(shí)...2025-06-19 13:45:14 -
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性再獲突破 昆明理工大學(xué)帶來(lái)全新成果
，昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳江照教授和何冬梅教授團(tuán)隊(duì)在高性能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，成功在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性上...2025-06-17 17:23:32 -
1－4月全國(guó)鋰電池總產(chǎn)量超過(guò)473GWh，同比增長(zhǎng)68%
根據(jù)鋰電池行業(yè)規(guī)范公告企業(yè)信息和行業(yè)協(xié)會(huì)測(cè)算，1－4月全國(guó)鋰電池總產(chǎn)量超過(guò)473GWh，同比增長(zhǎng)68%。2025-06-16 11:14:52 -
細(xì)菌造的電池 硬幣大小卻能精準(zhǔn)調(diào)控神經(jīng)血壓
近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院定量合成生物學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員鐘超團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所神經(jīng)工程中心研究...2025-06-11 11:37:46 -
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池邁向產(chǎn)業(yè)化 新技術(shù)是關(guān)鍵助力
南京航空航天大學(xué)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域再獲重要突破，氣相輔助表面重構(gòu)技術(shù)有望幫助鈣鈦礦太陽(yáng)能電池邁向產(chǎn)業(yè)化。2025-06-03 11:11:44 -
以溫控科技助推鋰電行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展 廈門宇電精彩亮相CIBF2025
廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司攜帶其高品質(zhì)、高性能的系列溫控產(chǎn)品，精彩亮相第十七屆深圳國(guó)際電池技術(shù)交流會(huì)/展覽會(huì)（CIBF2025）。2025-05-21 16:31:32
版權(quán)與免責(zé)聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
