Японские ученые синтезировали тонкую оксидную пленку с повышенной протонной проводимостью. Это позволит преодолеть главный недостаток твердооксидных топливных элементов — высокую рабочую температуру.

В последние 20 лет были предприняты значительные усилия для того, чтобы разработать альтернативные источники энергии. На этом фоне возрос интерес к твердооксидным топливным элементам (SOFC). Однако, главный их минус — высокая рабочая температура — мешает распространению SOFC.

В прошлом исследователи уже пытались преодолеть это затруднение, улучшив проводимость при высоких температурах при помощи флюоритовых оксидов. Обычно они бывают в пористой форме, и считается, что их механизм проводимости зависит от поверхностного поглощения молекул воды, пишет EurekAlert.

Команда ученых из Токийского научного университета сделала новый шаг к созданию эффективных SOFC. Они исследовали эффект легирования, то есть добавления примесей, для изменения проводимости оксидов. В частности, они использовали в качестве примеси металл самарий, а затем определенным образом поместили тонкие пленки легированного оксида на подложку из оксида алюминия.

Сравнив проводимость созданной ими пленки с толстыми керамическими оксидами, которые обычно используют в промышленности, они обнаружили, что у керамических образцов хуже кристалличность и ниже протонная проводимость.

Более того, удельное сопротивление пленки понижалось вместе с повышением влажности, в соответствии с механизмом Гротгуса. Поверхностная протонная проводимость устройства проявлялась при температуре ниже 100 °C.

Японские ученые надеются, что их изобретение пригодится для создания более производительных твердооксидных топливных элементов и откроет новые пути получения атомной или термальной энергии.