Cnbeta 08月19日
按需释放氧气的“呼吸”晶体或可用来塑造下一代燃料电池
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韩国和日本研究人员联合开发出一种新型晶体材料,该材料由锶、铁和钴组成,能在约400摄氏度的较低温度下根据需要释放和捕获氧气,从而有效解决固体氧化物燃料电池(SOFC)运行所需高温的问题。这种材料能够高效地支持氢气发电,降低排放,并且不易因反复使用而分解,有望在清洁能源、电子产品和环保建筑材料等领域实现广泛应用,如热晶体管和智能窗户。

💡 新型晶体材料实现低温氧气调控:研究人员开发出一种由锶、铁、钴组成的金属氧化物晶体,可在约400摄氏度(752华氏度)的相对较低温度下,根据需要释放和捕获氧气,解决了传统SOFC运行需要极高温度的难题。

🚀 提升燃料电池效率与环保性:该晶体材料能够高效地支持氢气发电,同时降低燃料电池的排放。其“呼吸式”的氧气释放与捕获机制,使得材料不会因反复使用而分解,提高了材料的耐久性和燃料电池的整体性能。

💡 替代传统易碎材料,降低运行门槛:相比于现有技术中使用的易碎且无法重复使用的材料,这种新型晶体材料具有更好的稳定性和可重复使用性,从而降低了燃料电池在更严苛条件下操作的挑战和成本。

🌐 拓展智能材料应用前景:该技术被视为实现可实时自我调节的智能材料的重要一步,除了在燃料电池领域的应用,还可用于热晶体管以控制电子设备中的热传递,以及用于智能窗户以调节热流,维持室内温度,展现了其在清洁能源、电子产品和环保建筑材料等领域的广阔应用潜力。

固体氧化物燃料电池(SOFC)可以帮助延长使用多种燃料的电动汽车的续航里程,并驱动固定式发电机,同时将排放降至最低。但问题在于,这些电池的运行需要极高的温度。

一种由锶、铁和钴组成的新型晶体材料,在加热时可以根据需要释放氧气,而不会分解

韩国和日本研究人员的共同努力或许有助于解决这个问题:该团队开发了一种新型晶体材料,它可以根据需要释放和捕获氧气,就像呼吸一样。这使得氢气能够高效发电,同时降低燃料电池的排放,并且不会因反复使用而分解。

这种晶体实际上是一种由锶、铁和钴组成的金属氧化物。通过将其加热到约 752 华氏度(400 摄氏度)的相对低温,它可以在需要时释放氧气。这解决了在更严酷的条件下操作(需要更高温度来控制氧气)的挑战,并取代了该工艺中使用的其他易碎且无法重复使用的材料。


用于开发智能窗户的透氧晶体薄膜样品,其吸收的氧气(左)和释放的氧气(右)在还原时视觉上证实了透明度的增强

“这是朝着实现可实时自我调节的智能材料迈出的重要一步,”日本北海道大学的Hiromichi Ohta教授解释说,他是上周发表在《自然通讯》杂志上的这项技术论文的共同作者。“其潜在应用范围涵盖清洁能源、电子产品,甚至环保建筑材料。”

除了燃料电池之外,它还可以用于被称为热晶体管的小型设备,可以控制电子设备中的热传递,还可以用于智能窗户,根据需要调节热流以维持室内温度。

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