中国粉体网讯 新的研究发现，光可用于显着提高燃料电池、锂离子电池和其他基于带电原子或离子运动的设备的性能。
由Dino Klotz博士操作的实验装置表明，光可以根据带电原子或离子的运动来提高燃料电池，锂电池和其他设备的性能。（来源：麻省理工学院）
在《Nature Materials》上发表的一篇论文中，美国麻省理工学院和日本九州大学的研究人员解释说，电荷可以以不同的方式通过材料，长期以来，光一直被用来激发电子，使它们更具导电性。常见的应用包括太阳能电池和超市门，当顾客经过时会自动打开。
但根据该研究的合著者Harry L.Tuller的说法，锂离子电池和燃料电池等设备依赖于离子本身的运动，而不仅仅是它们的组成电子。锂离子电池中，移动发生在电池充电和放电期间；燃料电池中，氢和氧离子移动产生电能。
问题所在
基于离子运动的应用的材料（称为固体电解质）是陶瓷。陶瓷由微小的晶粒组成，这些晶粒在高温下被压实和烧制，形成致密的结构。穿过材料的离子通常在晶粒之间的边界处受阻。
“我们发现，离子电导率--离子移动的速率以及由此产生的设备的效率——通常会因离子在这些晶界处被阻塞而显着降低。”Tuller说在一份媒体声明中。
解决方案
Tuller和他的工程师团队探索了如何使用光来降低离子在晶界处遇到的势垒。
“我们正在用光降低势垒高度，这样做我们能够将离子的流动提高三倍，”Tuller说。“我们希望我们能够通过优化系统将其提高到数量级。”
研究人员特别证明了光通过由二氧化铈和钆组成的流行固体电解质对氧离子运动的影响，但他们的发现也有望应用于传导不同元素的其他陶瓷系统。
在该小组看来，这项工作可以有很多应用。例如，它可以通过提高充电速率来提高薄锂电池电解质的性能。光也可以被精细聚焦，允许在空间上非常精确的指定位置控制离子流。
该提议的缺点是一些基于离子电导率的设备，如固体氧化物燃料电池，必须在非常高的温度（约 700 摄氏度）下运行，离子才能克服并穿过晶界屏障。反过来，高温会导致材料降解，而适应这种温度的基础设施非常昂贵。
“我们的梦想是看看我们是否可以使用不需要热量的东西来克服障碍。或者用另一种工具获得相同的电导率”研究合著者Thomas Defferriere说。
（中国粉体网编辑整理/长安）
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