Conductivité protonique élevée obtenue dans de nouveaux matériaux pérovskites
par Riko Seibo
Tokyo, Japon (SPX), 31 mai 2024
Des scientifiques de l’Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) ont développé une nouvelle pérovskite, BaSc0.8W0.2O2.8, qui démontre une conduction protonique élevée à des températures basses et intermédiaires. Cette avancée est obtenue grâce au dopage des donneurs avec de gros cations W6+, ce qui augmente l’absorption d’eau et réduit le piégeage des protons. Ces découvertes pourraient conduire au développement de nouveaux pérovskites pour les piles à flamable en céramique protonique (PCFC) et les cellules d’électrolyse conductrice de protons (PCEC).
Les piles à flamable deviennent essentielles à la conversion de l’énergie chimique en énergie électrique dans le cadre des initiatives mondiales en matière d’énergie propre. Parmi ceux-ci, les PCFC, qui utilisent des électrolytes solides, offrent des avantages en matière de sécurité et de stabilité. Cependant, les électrolytes pérovskites conventionnels dans les PCFC souffrent d’une faible conductivité protonique à des températures basses et intermédiaires.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Masamoto Yashima de Tokyo Tech, en collaboration avec la Excessive Vitality Accelerator Analysis Group (KEK), a étudié cette query. Leur étude, publiée dans le Journal of Supplies Chemistry A le 3 mai 2024, porte sur la faible conductivité des conducteurs protoniques conventionnels causée par le piégeage des protons et la faible focus de protons.
« Un problème majeur avec les conducteurs de protons conventionnels est un phénomène connu sous le nom de piégeage des protons, dans lequel les protons sont piégés par le dopant accepteur through une attraction électrostatique entre le dopant et le proton », a expliqué Yashima. « Un autre problème majeur parmi ces conducteurs de protons serait également leur faible focus de protons en raison du faible nombre de lacunes en oxygène. »
Pour surmonter ces défis, les chercheurs ont développé BaSc0.8W0.2O2.8 avec des lacunes en oxygène élevées, entraînant une focus de protons plus élevée. L’hydratation complète du matériau le convertit en BaSc0.8W0.2O3H0.4, permettant une conductivité protonique élevée grâce à une absorption accrue d’eau et à un piégeage réduit des protons. La cost optimistic du grand dopant W6+ repousse les protons, facilitant leur migration à travers le matériau, comme le confirment les simulations de dynamique moléculaire.
Cette étude fournit les principes fondamentaux de conception des futurs pérovskites conducteurs de protons. « La stabilisation des pérovskites présentant des lacunes intrinsèques en oxygène désordonnées et une hydratation complète rendue doable par le dopage d’un dopant donneur essential pourrait constituer une stratégie efficace pour les conducteurs de protons de nouvelle génération », a fait remarquer Yashima.
Ces conducteurs de protons sont essentiels à la fois pour les PCFC et les PCEC, contribuant ainsi aux applied sciences énergétiques durables.
Rapport de recherche:Conduction protonique élevée par hydratation complète dans une pérovskite très déficiente en oxygène
Liens connexes
Institut de technologie de Tokyo
Alimenter le monde au 21e siècle sur Vitality-Each day.com
