Ученые нашли новый ионный проводник для создания экономичных топливных элементов

Ученые Самарского государственного технического университета обнаружили новый кристаллический кислород-ионный проводник, который позволит создавать более дешевые и эффективные топливные элементы невысокой стоимости, сообщили "РГ" в Самарском политехе.

Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry С. Свойства и характеристики проводника - магноколумбита MgNb2O6, а также его модифицированные варианты, изучили специалисты Международно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) вместе с коллегами из Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН и Института химии Коми научного центра Уральского отделения РАН.

В ходе компьютерного скрининга ученые выявили, что материал обладает редкими свойствами. Речь идет о соединении с чистой кислород-ионной проводимостью, тогда как другие механизмы проводимости: электронная и катионная, полностью отсутствуют.

- Как правило, кристаллы могут обладать либо электронным, либо смешанным (электронно-ионным) типами проводимости, - рассказал кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник МНИЦТМ Самарского политеха Артем Кабанов. - Обнаруженное нами соединение имеет только анионную проводимость, то есть кислородную, так как в качестве аниона выступает кислород. Известно всего несколько десятков веществ с подобной характеристикой.

По словам ученого, выполнено множество детальных расчетов для уточнения ожидаемых свойств, а коллеги-экспериментаторы проверили их в лабораторных условиях. Все расчеты подтвердились.

Магноколумбит MgNb2O6 может применяться в твердооксидных топливных элементах, позволяющих превращать энергию топлива в электрическую и частично в тепловую без его сжигания. По мнению ученых, соединение является эффективным и экономичным, в сравнении с аналогами, может использоваться для изготовления мембран топливных элементов, которые могут применяться в автомобильной промышленности и энергетике. Магноколумбит также подходит для использования в датчиках-анализаторах газов.

- Мы планируем и дальше открывать новые материалы для аккумуляторов и топливных элементов, развивая собственную экспериментальную базу и разрабатывая новые алгоритмы поиска, - отметил Кабанов.

Исследование поддержано грантом РНФ (проект № 19-73-10026).