研究人员开发出一种在室温下运输氢化物离子的固体电解质，将克服氢能经济的主要障碍 据来自oilprice.com的报道，由日本理化学研究所(RIKEN)先锋研究小组的小林元气(Genki Kobayashi)领导的研究人员已经开发出一种在室温下运输氢化物离子(H-)的固体电解质。 这一突破意味着氢基固态电池和燃料电池的优势已经触手可及，包括提高安全性、效率和能量密度，这些都是迈向实用氢基能源经济的关键。 该研究论文发表在科学杂《Advanced Energy Materials》（先进能源材料）上。 为了使基于氢的能源储存和燃料得到更广泛的应用，它需要安全、高效和尽可能简单。目前用于电动汽车的氢基燃料电池的工作原理是，当产生能量时，氢质子通过聚合物膜从燃料电池的一端传递到另一端。 在这些燃料电池中，高效、高速的氢运动需要水，这意味着膜必须持续水合，这样它才不会变干。这给电池和燃料电池的设计增加了额外的复杂性和成本，限制了下一代氢基能源经济的实用性。 为了克服这个问题，科学家们一直在努力寻找一种方法，使负氢化物离子通过固体材料，特别是在室温下。 小林元气说:“我们取得了一个真正的里程碑。我们的结果是在室温下首次展示了氢化物离子导电固体电解质。” 该团队一直在试验镧氢化物(LaH3-8)，原因有几个：氢可以相对容易地释放和捕获，氢化物离子的导电性非常高，它们可以在100℃以下工作，并且具有晶体结构。 但是，在室温下，附着在镧上的氢原子数在2到3之间波动，这使得它不可能有有效的传导。这个问题被称为氢非化学计量学，是这项新研究中克服的最大障碍。 当研究人员用锶(Sr)取代了一些镧，并加入了少量氧——这是La1-xSrxH3-x-2yOy的基本配方，他们得到了他们希望的结果。 该团队使用一种称为球磨的工艺制备了这种材料的晶体样品，然后再进行退火。然后他们在室温下研究了这些样品，发现它们可以以很高的速率传导氢化物离子。 然后，他们在由新材料和钛制成的固态燃料电池中测试了它的性能，改变了配方中锶和氧的含量。当锶的最优值至少为0.2时，他们观察到钛完全100%转化为氢化钛或TiH2。这意味着几乎没有氢化物离子被浪费。 小林元气指出:“在短期内，我们的研究结果为氢化物离子导电固体电解质的材料设计提供了指导。从长远来看，我们相信这是电池、燃料电池和电解电池发展的一个转折点。” 下一步将是提高性能，并创造可以可逆地吸收和释放氢的电极材料。这将允许“储能电池”充电，并使氢气储存起来并在需要时轻松释放成为可能，这是氢基能源使用的要求。#氢燃料电池# #科研成果分享# #氢能源#
