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日本研究发现紫外线可调节离子传输 提升可充电电池/燃料电池性能

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58京牌 目前,汽车行业及其他行业都在努力提高可充电电池和燃料电池的性能。,日本筑波大学的研究人员有了一项新发现,能够实现这一愿景。研究人员揭示了,在室温下,紫外线能够调节钙钛矿晶体中氧化物离子的传输情况。

紫外线脉冲(图片来源:筑波大学)

而电池和燃料电池的性能就取决于电解质内电子和离子的运动情况。在电解质内调节氧化物离子的运动可以提升未来电池和燃料电池的功能,例如,可以提高能源存储和输出的效率。利用光调节离子的运动,扩展了能量输入来源,迄今为止,此种技术只在质子等小离子中得到展示。因此,筑波大学的研究人员们正在克服这一限制,让离子的运动也能得到调节。

Masaki Hada教授表示:“传统上而言,在固态材料中运输重原子和离子非常具有挑战性,因此我们致力于设计一种简单的方式以实现该目标,此种方式能够与可持续的能源输入集成在一起。”

为此,研究人员将研究重点放在与燃料电池研究中的常见材料类似的钴双钙钛矿晶体。他们发现,在室温下,将紫外线光照射在该晶体上时,可以在不破坏晶体的情况下转移氧化物离子,这也意味着晶体的功能得以保留。

研究人员解释道:“电子衍射结果、光谱学结构和相应的计算都证实了这一现象。在传递能量为每平方厘米2毫焦耳时,大约有6%的氧化物离子会在几秒内在晶体内发生严重的失序情况,但是不会破坏晶体。”

通常而言,钴氧键会极大地限制氧化物的移动情况,但是经过紫外线诱导的电子运输能够破坏此类钴氧键,这有助于氧化物离子以一种能够与存储光能量输入相关的几种状态运动。

此类研究成果有各种应用,如果更深入了解如何利用光操控与能量存储相关的晶体结构,同时又不破坏晶体,将能够实现商业化的可再生能源系统。

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