As células de combustível são uma tecnologia de energia chave do futuro, emergindo como fontes de energia renováveis ​​e ecologicamente corretas. Em particular, células a combustível de óxido sólido compostas de materiais cerâmicos podem converter diretamente combustíveis, como biomassa, GNL, e GLP para energia elétrica. Os pesquisadores do KAIST descreveram uma nova técnica para melhorar a estabilidade química dos materiais do eletrodo que pode estender a vida útil, empregando quantidades mínimas de metais.

O principal fator que determina o desempenho das células a combustível de óxido sólido é o cátodo no qual ocorre a reação de redução do oxigênio. Convencionalmente, óxidos de estrutura perovskita (ABO3) são usados ​​em cátodos. Contudo, apesar do alto desempenho dos óxidos de perovskita na operação inicial, o desempenho degrada com o tempo, limitando seu uso a longo prazo. Em particular, a condição de um estado de oxidação de alta temperatura necessária para a operação do cátodo leva a um fenômeno de segregação de superfície em que as segundas fases, como o óxido de estrôncio (SrOx), se acumulam na superfície dos óxidos, resultando em uma diminuição no desempenho do eletrodo. O mecanismo detalhado desse fenômeno e uma forma de inibi-lo efetivamente não foi sugerido.

Usando química computacional e dados experimentais, A equipe do professor WooChul Jung no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais observou que os estados compressivos locais em torno dos átomos de Sr em uma rede de eletrodo de perovskita enfraqueciam a força de ligação Sr-O, que por sua vez promovem a segregação de estrôncio. A equipe identificou mudanças locais na distribuição de cepas no óxido de perovskita como a principal causa da segregação na superfície do estrôncio. Com base nessas descobertas, a equipe dopou diferentes tamanhos de metais em óxidos para controlar a extensão da deformação da rede no material do cátodo e inibiu efetivamente a segregação de estrôncio.

O professor Jung disse, "Esta tecnologia pode ser implementada adicionando uma pequena quantidade de átomos de metal durante a síntese do material, sem qualquer processo adicional. "Ele continuou, "Espero que esta tecnologia seja útil no desenvolvimento de eletrodos de óxido de perovskita de alta durabilidade no futuro."