美國能源部橡樹嶺國家實驗室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》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，橡樹嶺國家實驗室材料科學和技術(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)備是橡樹嶺國家實驗室的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在內(nèi)的兩所西班牙大學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。美國橡樹嶺國家實驗室人員利用Z襯度掃描透視電子顯微鏡幫助他們獲得了答案。