p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech), Instituto de Ciência da Estrutura de Materiais da Imperial and High Energy Accelerator Research Organization (KEK), descobrir novo Ba ₇ Nb ₄ MoO ₂₀ à base de materiais com alto teor de oxigênio-íon (óxido-íon O ^2- ) condutividades - "os óxidos relacionados à perovskita hexagonal" - e lançar luz sobre os mecanismos subjacentes responsáveis ​​por sua condutividade. Suas descobertas abrem caminho para a descoberta de outros materiais semelhantes, promover a pesquisa sobre o desenvolvimento de tecnologias de energia renovável de baixo custo e escalonáveis. p Ao longo dos últimos anos, as células de combustível se tornaram um ponto focal de pesquisa em tecnologia amiga do ambiente por causa de suas habilidades superiores de armazenar e produzir energia renovável e combustível limpo. Um tipo típico de célula de combustível ganhando terreno é a célula de combustível condutora de íons de óxido, que é feito principalmente de materiais através dos quais íons de óxido (íons de oxigênio:O ^2- ), pode mover-se facilmente. Novos materiais com maior condutividade em temperaturas baixas e intermediárias, fornecem uma série de vantagens sobre as células de combustível comumente usadas com base em eletrólitos de zircônia estabilizada com ítria (YSZ), como maior eficiência de geração de energia, vidas mais longas, e custos mais baixos.

p Contudo, apenas um número limitado de tais materiais é conhecido e sua aplicação no desenvolvimento de células de combustível permaneceu amplamente em escala de laboratório. Para realmente alcançar uma economia de energia sustentável, novos condutores de íon óxido com alta condutividade precisam ser descobertos, o que pode permitir um aumento de escala eficiente e de baixo custo dessas tecnologias.

p Cientistas da Tokyo Tech, Imperial e KEK se propuseram a atender a essa necessidade, e em um estudo recente, identificou um novo material condutor de óxido-íon que pode ser um representante de uma família inteira de condutores de óxido-íon.

p O material em questão possui a fórmula química Ba ₇ Nb _3,9 Mo _1,1 O _20,05 e é classificado como um "óxido relacionado à perovskita hexagonal". Prof Masatomo Yashima, quem liderou o estudo, explica:"Ba ₇ Nb _3,9 Mo _1,1 O _20,05 mostra uma ampla faixa de estabilidade e condução predominantemente de óxido-íon na faixa de pressão parcial de oxigênio de 2x10 ^-26 para 1 atm. Surpreendentemente, condutividade total de Ba ₇ Nb _3,9 Mo _1,1 O _20,05 , 5,8 × 10 ^-4 S / cm, é notavelmente alto a 310 ° C, e mais alto do que os materiais à base de óxido de bismuto e zircônia. O professor Stephen Skinner comenta que o transporte rápido de íons óxido foi inequivocamente confirmado usando o ¹⁸ Técnica de difusão do traçador no Imperial.

p O professor Yashima e sua equipe observam que a estrutura de cristal de Ba ₇ Nb _3,9 Mo _1,1 O _20,05 contém camadas deficientes em oxigênio, e que sua alta condutividade óxido-íon é atribuível à migração óxido-íon nas camadas c '. Na verdade, eles têm sucesso na visualização experimental de O1-O ₅ vias de difusão de íons de óxido pelas medições de difração de nêutrons em uma alta temperatura de 800 oC com difratômetro SuperHRPD do grupo do Prof Takashi Kamiyama em KEK / J-PARC. O professor Yashima diz que os íons de óxido migram através do mecanismo de difusão intersticial através do O5 octaédrico intersticial e dos sítios de oxigênio O1 da rede tetraédrica e que as vias de difusão (tetraédrica) - (octaédrica) na camada c 'em Ba ₇ Nb _3,9 Mo _1,1 O _20,05 é o mesmo que aqueles em outro óxido relacionado à perovskita hexagonal Ba ₃ MoNbO _8,5-δ . Portanto, O professor Yashima e sua equipe afirmam que "A característica comum do mecanismo de difusão seria um guia para o projeto de condutores de íon óxido com estruturas relacionadas à perovskita hexagonal e que a descoberta atual de altas condutividades de íon óxido em Ba isento de terras raras ₇ Nb _3,9 Mo _1,1 O _20,05 sugere a capacidade de vários óxidos relacionados à perovskita hexagonal como condutores de íon óxido superiores. "