研究人員發現氫離子新導電機製

據外國媒體報道：Empagen成功地解碼了晶體中氫離子的運動規律，這是未來氫氣行業中更有效地進行能量轉換的關鍵步驟。

電(dian)子(zi)和(he)離(li)子(zi)在(zai)電(dian)化(hua)學(xue)存(cun)儲(chu)裝(zhuang)置(zhi)和(he)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)起(qi)主(zhu)導(dao)作(zuo)用(yong)
，它(ta)們(men)是(shi)實(shi)現(xian)導(dao)電(dian)所(suo)必(bi)須(xu)的(de)物(wu)質(zhi)。質(zhi)子(zi)
，即(ji)帶(dai)電(dian)荷(he)的(de)氫(qing)離(li)子(zi)
，它(ta)們(men)一(yi)般(ban)由(you)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)中(zhong)的(de)氫(qing)氣(qi)電(dian)離(li)產(chan)生(sheng)。

Empa物理學家Artur Braun和蘇黎世科技大學的博士生Qianli Chen在Paul Scherrer研究所（PSI）的瑞士散裂中子源（SINC）實(shi)驗(yan)室(shi)進(jin)行(xing)了(le)中(zhong)瑞(rui)散(san)射(she)實(shi)驗(yan)
，實(shi)驗(yan)記(ji)錄(lu)了(le)晶(jing)體(ti)中(zhong)質(zhi)子(zi)的(de)遷(qian)移(yi)率(lv)。實(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)

，質(zhi)子(zi)的(de)遷(qian)移(yi)率(lv)在(zai)陶(tao)瓷(ci)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)質(zhi)子(zi)運(yun)動(dong)過(guo)程(cheng)中(zhong)遵(zun)循(xun)比(bi)以(yi)前(qian)假(jia)定(ding)的(de)更(geng)複(fu)雜(za)的(de)規(gui)律(lv)：就如他們在Nature Communications發表的論文裏闡述的一樣
，質子的運動遵循所謂的極化子模型。

俄羅斯物理學家、諾貝爾獎得主Lev Davidovich Landau在1933niantichulejihualilun，zheyililunzhishiyongyudianzi。gaimoxingtigongledianziruhetongguojiedianjingtikongxi，bingjiangyuanzizhongyuanyoudedianzijichudefangfa，jijihuashijingtizhongdeyundongbo，qikeyibeimiaoshuweilizideguiji，keyibeipianzhuanhefanshe。

電子極化子一直是理論物理學的支柱，也是應用模型計算的無可爭議的基礎。相比之下，氫離子極化現象
，即從一個位置“跳”daoxiayigedeqinglizidemoxingjinjinshiyizhongjiashe。suiranshengwuxuejiashiyongqingyuanzidetiaoyuemoxinglaijieshidaixieguocheng，danyouyumeiyouzhijiezhengju，gutaiwulixuejiabingmeiyoujiangqinglizijihuashiweiyouxiaodejieshimoxing。

但是，最近的研究使得這一情況有所改觀
，基於使用釔摻雜的鋇氧化鈰和鋇氧化鋯晶體的實驗，Braun和Chen設法證明了質子極化子的存在。在幹燥狀態下，這些晶體是不導電的
，然而
，如果暴露在蒸汽氣氛中，在晶體結構的內部將形成OH基團
，同時釋放質子。質子之後可以以波浪的形式移動，使得氧化物變為離子導電體。

通過在高達600攝氏度的溫度下
，研究不同高壓條件下的晶體，Braun和Chen發現了氫離子波的證據。Empa在科學界的廣泛合作關係起到了關鍵作用：樣品在PSI的中子源上進行x射線衍射實驗，而晶體的高壓實驗則與來自法蘭克福歌德大學地球科學/地理係的研究者一起進行。

結果表明，當晶體被加熱，晶格振動加強，電荷從一個OH基ji團tuan開kai始shi移yi動dong到dao另ling一yi個ge。如ru果guo使shi用yong專zhuan用yong壓ya實shi機ji將jiang晶jing體ti暴bao露lu在zai高gao壓ya下xia，質zhi子zi飛fei躍yue的de空kong間jian就jiu會hui更geng小xiao
，電dian導dao率lv再zai次ci下xia降jiang。這zhe證zheng明ming極ji化hua子zi模mo型xing適shi用yong於yu電dian子zi和he質zhi子zi。Braun表示，這個理論可能也適用於其他離子如鋰。

Empa研究人員的研究結果可能提供關於燃料電池和氫存儲係統材料選擇的重要信息
，從而影響未來的能源供應。