p Nesta era pós-industrialização, eletricidade se tornou a espinha dorsal de nossa sociedade. Contudo, usar combustíveis fósseis para gerá-lo não é a melhor opção devido à sua disponibilidade limitada e natureza prejudicial. Nas últimas duas décadas, esforços significativos têm sido feitos para desenvolver técnicas para promover a energia sustentável. Contra este pano de fundo, as células a combustível de óxido sólido (SOFCs) surgiram como uma alternativa limpa e altamente eficiente que pode gerar energia elétrica. Contudo, uma grande desvantagem das SOFCs são suas altas temperaturas de operação, restringindo seu uso generalizado. p Vários estudos anteriores tentaram superar essa desvantagem, melhorando a condutividade em altas temperaturas usando óxidos do tipo fluorita como CeO _2-δ . Normalmente, esses óxidos de fluorita estão disponíveis na forma porosa, e acredita-se que seu mecanismo de condutividade seja dependente da adsorção superficial de moléculas de água, que é o processo de adesão de átomos ou moléculas a uma superfície.

p Uma equipe de cientistas da Universidade de Ciência de Tóquio, liderado pelo Dr. Tohru Higuchi, deu um passo adiante nesta pesquisa. Em seu novo estudo publicado em Cartas de pesquisa em nanoescala , os pesquisadores exploraram o efeito do "doping, "que é o processo de adição de impurezas para alterar sua condutividade, nestes óxidos, que são um ótimo candidato para SOFCs. Os pesquisadores "doparam" o óxido com um metal chamado Samário (Sm). Então, eles depositaram filmes finos deste óxido dopado em um substrato de óxido de alumínio (Al ₂ O ₃ ) em uma direção específica conhecida por aumentar a condutividade. Dr. Higuchi considera isso uma vantagem, afirmando, "Ao considerar dispositivos práticos, formas de filme fino são mais adequadas do que formas porosas ou nanocristalinas. "

p Então, a equipe de pesquisa caracterizou a qualidade cristalina e a estrutura eletrônica do filme. Eles também compararam a diferença de condutividade entre esse novo filme e os óxidos cerâmicos espessos comumente usados ​​na indústria. Seus resultados revelaram que a amostra de cerâmica exibia cristalinidade pobre e tinha baixa condutividade de prótons em comparação com a amostra de filme fino.

p O que mais, a "resistividade" - ou a resistência ao fluxo elétrico - do filme fino diminuiu com o aumento da umidade devido à "condução de prótons" em óxidos do tipo fluorita, conforme explicado pelo mecanismo de Grotthuss. Uma molécula de água consiste em dois átomos de oxigênio e um átomo de hidrogênio. As moléculas de água têm ligações entre elas, chamadas de "ligações de hidrogênio". O mecanismo de Grotthuss (ou o mecanismo "hop-turn") permite que as moléculas de água sejam divididas em íons que aumentam a condutividade, e, portanto, eles se movem de uma ligação de hidrogênio para outra. Verificou-se que o novo filme exibia condução protônica de superfície na região de baixa temperatura abaixo de 100 ° C.

p Este novo filme, com sua alta condutividade em temperatura ambiente, com certeza terá vários aplicativos no futuro. No que diz respeito às SOFCs, Dr. Higuchi conclui, "Nosso estudo sobre membranas de eletrólitos apresenta descobertas radicais que podem ajudar a diminuir a temperatura operacional de SOFCs, e pode ser um sistema alternativo para fazer dispositivos mais práticos usando óxidos do tipo fluorita em SOFCs, e abrir novos caminhos para a geração de energia nuclear e térmica no futuro. "