南卡羅來納大學發現潔淨晶麵

南卡羅來納大學關於提高氧離子的傳輸速率的研究

，在《Nature Communications》雜誌上發表
，這項研究是將化學能轉化成電能的關鍵部分。這個團隊研究了一種材料——釓摻雜氧化鈰（GDC），這種材料能夠有效傳遞氧離子，可以用於製作固態氧燃料電池的電極。添加劑的使用以及一個“微妙”化學反應的進行，使得GDC的電導率有了非常大的提高
，最終導致化學能可以更快
、更有效地轉化電能。

這zhe項xiang技ji術shu突tu破po將jiang會hui開kai辟pi出chu一yi條tiao研yan發fa新xin一yi代dai能neng量liang轉zhuan換huan和he存cun儲chu裝zhuang置zhi的de道dao路lu，而er新xin一yi代dai產chan品pin的de性xing能neng將jiang大da幅fu度du提ti高gao，能neng量liang轉zhuan化hua率lv將jiang顯xian著zhu提ti升sheng，而er且qie能neng量liang的de利li用yong

，會hui更geng加jia環huan保bao和he具ju有you可ke持chi續xu發fa展zhan性xing。

晶界處低的電導率主要因為釓元素（Gd）的(de)在(zai)晶(jing)界(jie)的(de)偏(pian)析(xi)，導(dao)致(zhi)了(le)電(dian)荷(he)內(nei)嵌(qian)，進(jin)而(er)形(xing)成(cheng)了(le)空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)效(xiao)應(ying)。電(dian)荷(he)內(nei)嵌(qian)在(zai)界(jie)麵(mian)處(chu)形(xing)成(cheng)了(le)離(li)子(zi)遷(qian)移(yi)的(de)屏(ping)障(zhang)。研(yan)究(jiu)麵(mian)臨(lin)的(de)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)如(ru)何(he)有(you)效(xiao)地(di)避(bi)免(mian)釓(ga)的(de)在(zai)晶(jing)界(jie)的(de)偏(pian)析(xi)。由(you)於(yu)晶(jing)界(jie)尺(chi)寸(cun)極(ji)小(xiao)
，為(wei)納(na)米(mi)米(mi)級(ji)別(bie)，因(yin)此(ci)，在(zai)如(ru)此(ci)狹(xia)窄(zhai)的(de)區(qu)域(yu)，描(miao)述(shu)和(he)合(he)理(li)控(kong)製(zhi)Gd的量是非常困難的。為了使晶麵潔淨，防止GD表層的分離，研究人員添加了一種電導劑——尖晶石結構的鈷鐵化合物（CFO）
，使材料形成一種複合結構。GDC晶界處過量的Gd會參與CFO反(fan)應(ying)
，形(xing)成(cheng)第(di)三(san)相(xiang)。研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)
，這(zhe)種(zhong)新(xin)相(xiang)也(ye)可(ke)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)非(fei)常(chang)優(you)異(yi)的(de)氧(yang)離(li)子(zi)導(dao)體(ti)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)還(hai)通(tong)過(guo)一(yi)係(xi)列(lie)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)表(biao)征(zheng)技(ji)術(shu)，來(lai)研(yan)究(jiu)周(zhou)圍(wei)的(de)晶(jing)界(jie)原(yuan)子(zi)微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)，結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，在(zai)晶(jing)界(jie)的(de)Gd偏析現象消失，而且在GDC晶界處的氧離子傳導性顯著改善。

GDC材cai料liao中zhong氧yang離li子zi導dao電dian性xing的de提ti高gao，已yi經jing通tong過guo氧yang滲shen透tou實shi驗yan驗yan證zheng。靶ba向xiang誘you導dao初chu相xiang技ji術shu能neng夠gou生sheng成cheng清qing潔jie的de晶jing麵mian，具ju有you這zhe種zhong晶jing麵mian的de材cai料liao可ke以yi應ying用yong到dao眾zhong多duo能neng量liang轉zhuan換huan和he存cun儲chu裝zhuang置zhi，比bi如ru便bian攜xie式shi電dian子zi設she備bei，汽qi車che，和he發fa電dian廠chang等deng。這zhe樣yang可ke以yi使shi能neng量liang利li用yong更geng具ju成cheng本ben效xiao益yi
，高gao效xiao和he環huan境jing友you好hao性xing。目mu前qian，在zai這zhe項xiang研yan究jiu中zhong，離li子zi和he電dian子zi導dao電dian型xing陶tao瓷ci複fu合he材cai料liao被bei設she計ji成cheng隔ge膜mo

，可ke以yi實shi現xian煤mei和he天tian然ran氣qi的de快kuai速su轉zhuan化hua，提ti供gong氧yang氣qi
，同tong時shi也ye作zuo為wei天tian然ran氣qi轉zhuan化hua分fen離li膜mo反fan應ying器qi。