Chalmers的一篇新的博士论文表明,多面材料钙钛矿可能在三个关键应用中受益:燃料电池,二氧化碳储存前的气体分离和电子产品中的纳米组分。因此,该材料对于未来的能量系统和纳米电子学的发展都具有重要意义。
钙钛矿是一种结构类型,由三种不同的组分组成:碱土金属,如钙,过渡金属,如铁和负离子,它们通常是氧。钙钛矿通常被描述为无机变色龙,因为它们非常柔软并且根据其环境可以表现出不同的性质。它们易于制造,并且通过改变结构,可以在材料中创建新的有趣功能。
在最近出版的Chalmers Annika博士论文中,埃里克森研究了这些新功能与钙钛矿结构之间的联系。除其他外,她研究了一组钙离子,它们对氧离子和电子都具有良好的导电性能。寻求这些性质作为燃料电池中的阴极材料。
目前的燃料电池的工作温度为800-1,000℃。因此,它们具有有限的使用领域并且需要大量的能量来加热。
“一个目标是能够将工作温度降低到300-600°C范围内的可管理水平,”该论文的主管Sten Eriksson教授说。“我们也希望新的钙钛矿可以提供更长的寿命和更好的燃料电池中离子和电子的导电能力。”
缺氧钙钛矿的超晶胞结构。超级单元结构包含空隙或空穴,这使得氧离子和/或电子可以移动。在这样做时,钙钛矿可以用作离子和电子的导体。
钙钛矿有效地传导氧气的事实也意味着它们可以用于膜中以从其他气体中分离氧气。一个有趣的应用可能是基岩中的二氧化碳储存,这是一种可能非常重要的技术形式,可以减缓气候变化。在将二氧化碳泵入基岩之前,必须从气体混合物中除去其他气体,包括氧气。
Annika Eriksson还研究了一组钙钛矿,这些钙钛矿是多铁材料,也称为多功能材料。这意味着它们在电场中是自发极化的,同时它们具有磁性。这种材料在纳米电子学研究中很重要,因为它们可以在一个电路中结合极化和磁效应。
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