美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室7月31日表示，一種具有特殊性能的新材料有望幫助人們獲得更高效率燃料電池。相關(guān)研究文章刊登在7月31日出版的《科學(xué)》雜志上。

　　該新成果是由兩種晶體組合的、能夠在接近室溫條件下極大提高離子電導(dǎo)性的超級晶格材料，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)和技術(shù)部門研究人員瑪麗亞?瓦瑞拉和斯蒂芬?潘尼庫克完成了對這種新材料的結(jié)構(gòu)特性測定。

　　通常，固體氧化物燃料電池需要有能讓氧離子從陰極運(yùn)動到陽極離子的傳導(dǎo)材料（或固體電解質(zhì)）。然而，離子比電子大得多，目前還沒有原子級間隙足夠大的、能讓離子順利傳導(dǎo)的材料。同時，其他的燃料電池材料往往是迫使離子經(jīng)過狹窄的通道，而不是讓離子從一個空穴跳躍到另一個空穴，因此傳導(dǎo)效率低。

　　研究人員用來測定新材料結(jié)構(gòu)特性的主要設(shè)備是橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的300千伏Z襯度掃描透視電子顯微鏡，其像差修正分辨率接近0.6埃米。通過該電子顯微鏡獲取的圖像，研究人員揭示了新材料具有超級離子電導(dǎo)性的原因在于分層材料獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)。瓦瑞拉表示，通過顯微鏡，“我們能夠看到密排但仍然有序的界面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)為離子傳導(dǎo)提供了寬廣的通道?！?

　　瓦瑞拉說，由兩種具有不同晶體結(jié)構(gòu)材料組合形成的分層新材料解決了離子通道問題。原因是兩種晶體結(jié)構(gòu)的失配導(dǎo)致其結(jié)合處的原子排列變形，擁有許多未占用的空間，從而產(chǎn)生了讓離子順利傳導(dǎo)的通道。此外，以往的燃料電池材料通常要在高溫下才能傳導(dǎo)離子，新材料在接近室溫的條件下便具備維持離子電導(dǎo)性的能力。研究人員表示，事實(shí)上，高溫是開發(fā)燃料電池技術(shù)的一個主要障礙。

　　該新材料由包括馬德里大學(xué)在內(nèi)的兩所西班牙大學(xué)的研究人員共同研發(fā)，他們觀察到了新材料卓越的離子電導(dǎo)性，但對具有如此超強(qiáng)離子電導(dǎo)性材料的結(jié)構(gòu)特征卻不太清楚。美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室人員利用Z襯度掃描透視電子顯微鏡幫助他們獲得了答案。