교토 대학의 세포 재료 과학 연구소 (iCeMS)의 연구원들은 저온에서 결정 격자 구조를 통해 이동하는 수소 원자의 속도를 높이는 새로운 접근 방식을 개발했습니다.
연구를 주도한 iCeMS의 Hiroshi Kageyama는“고체에서 수소 수송을 개선하면보다 지속 가능한 에너지 원으로 이어질 수 있습니다.
음으로 하전 된 수소 '음이온'은 다른 화학 원소에 부착 된 수소 원자로 구성된 고체 '수 소화물'물질을 통해 매우 빠르게 이동할 수 있습니다. 이 시스템은 청정 에너지에 대한 유망한 경쟁자이지만 빠른 운송은 450 ° C 이상의 매우 높은 온도에서만 발생합니다. Kageyama와 그의 팀은 수소 음이온이 훨씬 낮은 온도에서 수 소화물을 통해 더 빠르게 이동하도록하는 방법을 알아 냈습니다.
“과거에는 저온에서 높은 이온 전도도의 핵심은 화학적 장애를 도입하여 재료의 고온 상을 안정화시키는 것이라고 믿었습니다.”라고 Kageyama는 말합니다. 과학자들은 산화물이라고 불리는 산소 함유 화합물을 구조에 추가하여이를 수행합니다. 대신 Kageyama와 그의 동료들은 수소 음이온이 200 ° C에서도 훨씬 더 빠르게 이동하도록하는 바륨 하이드 라이드 결정에 질서있는 구조를 도입했습니다.
“음이온을 주문하여 저온에서 높은 이온 전도도를 달성하는 것은 전례없는 일이며 향후 다양한 이온 전도체에 적용 할 수 있습니다.”라고 Kageyama는 말합니다.
Kageyama와 그의 팀은 다른 음이온에 부착 된 수소로 구성된 양쪽에 층을 도입하여 전형적인 수소화 바륨의 구조를 변경했습니다. 이를 통해 그들은 브롬화물, 염화물 또는 요오드화물 음이온을 사용하여 세 가지 재료를 만들었습니다. 이것은 원래 재료에보다 정돈 된 구조를 제공하여 일반적으로 고온에서 발견되는 매우 안정적이고 대칭적인 육각형 격자에서 냉각 될 때 덜 안정된 사방 정형 구조로 변경되는 것을 방지했습니다. 수소 음이온은 조직 격자를 통해 200 ° C에서 매우 빠르게 이동했습니다. 이 물질은 비록 더 느린 속도이지만 실온에서 수소 음이온을 전도했습니다.
“수소 음이온 전도도를 실내까지 개선 온도 연료 전지와 같은 전기 화학 장치의 저온 작동을 가능하게하고 산업용 촉매 또는 수소화 반응을위한 고체 수소 공급원으로 사용할 수있는 길을 열 수 있습니다.”라고 Kageyama는 말합니다.