12:47 2022-01-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Oamenii de știință observă o conductivitate ridicată a ionilor de hidrură folosind trihidrură de lantan modificat
_ Oamenii de știință observă un nivel record de ioni de hidrură conductivitatea folosind trihidrură de lantan modificat
Trihidrură de lantan, un compus de lantan și hidrogen, când este ușor dopată cu oxigen, arată potențialul ca purtător eficient de hidrogen, potrivit unui nou studiu realizat de cercetătorii Tokyo Tech. Conductorii de ioni de hidrură (H–) sunt de așteptat să fie utilizați în reactoare chimice și sisteme de stocare a energiei. Cu toate acestea, conductibilitatea scăzută a H– la temperatura camerei introduce anumite limitări tehnice. Aceste limitări pot fi acum depășite cu această ultimă inovație de către cercetători.
Combustibilii fosili precum cărbunele, petrolul și gazele naturale nu pot dura pentru totdeauna. Prin urmare, scăderea treptată a dependenței noastre de combustibilii fosili pare critică. În timp ce sursele alternative de energie, cum ar fi energia solară sau energia mareelor, pot umple golul într-o oarecare măsură, ele vin cu anumite limitări practice. De exemplu, utilizarea energiei solare necesită utilizarea de panouri solare cu suprafețe mari, făcând astfel o alternativă energetică relativ costisitoare.
În trecutul recent, oamenii de știință au explorat posibilități multiple în încercarea de a valorifica energia din diverse alte surse. Un astfel de exemplu include utilizarea sistemelor energetice pe bază de hidrogen. În acest sens, hidrura de lantan, un compus din hidrogen și elementul metalic lantanul, a atras destul de multă atenție. Datorită proprietăților sale unice ale materialului, hidrura de lantan permite o conductivitate superioară a ionului de hidrură (H–) în anumite condiții, care este o condiție prealabilă pentru funcționarea eficientă a reactoarelor chimice și a sistemelor de stocare a energiei. Cu toate acestea, majoritatea conductorilor H– prezintă conductivitate H– scăzută la temperatura camerei, ceea ce limitează aplicarea acestora.
Într-un nou studiu, cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Tokyo (Tokyo Tech) au venit cu o inovație tehnologică care poate fi folosit pentru a depăși această limitare și pentru a proiecta următoarea generație de purtători de energie. Echipa de cercetare, condusă de prof. Hideo Hosono, autor principal al studiului și profesor onorific, Tokyo Tech, a pregătit și caracterizat cu succes o hidrură de lantan bogată în hidrogen, cu formula chimică „LaH3−2xOx”, care arată un H– conductivitate care este mai mare cu trei ordine de mărime în comparație cu cel mai bun conductor disponibil. Trucul lor a fost să controleze concentrația de oxigen în LaH3−2xOx.
Cercetătorii au folosit un proces în două etape pentru a prepara LaH3−2xOx. Peleta LaH3−2xOx de înaltă densitate preparată folosind prima etapă de sinteză la presiune înaltă a avut o cantitate mare de deficiență de hidrogen. Apoi, cercetătorii au expus aceste pelete la atmosferă de hidrogen gazos la o temperatură ridicată (400 de grade Celsius) pentru o durată prelungită (10 ore) pentru a umple golul de hidrogen. A dus la formarea „LaH2.8O0.1”, un material nou care prezintă o conductivitate ionică ridicată chiar și la temperatura camerei.
Elaborarea conceptului din spatele cercetării lor, care urmează să fie publicată în Jurnal. de la Societatea Americană de Chimie, Prof. Hosono spune: „Studiul nostru a fost condus de ideea că reducerea la minimum a cantității de O2 substituit utilizată pentru a suprima conducția electronică în LaH3−y ar trebui, în mod ideal, să facă o conducere rapidă a H− în LaH3−2xOx în cameră. temperatura posibilă.”
Destul de interesant, LaH3−2xOx bogat în hidrogen a prezentat, de asemenea, o barieră de activare scăzută - un obstacol energetic pe care trebuie să-l depășească pentru a funcționa cu succes ca un conductor ionic eficient. În ceea ce privește măsurarea efectivă, această barieră de activare scăzută a fost undeva între 0,3 și 0,4 eV. Mai mult, bariera scăzută de activare a fost confirmată independent folosind simulări computerizate. Simulările au arătat, de asemenea, că ionii H– departe de ionii O2– au fost extrem de mobili și unii dintre ei au călătorit pe distanțe lungi prin lovirea reciprocă, sugerând prezența unor interacțiuni Coulombice repulsive puternice, ideale pentru conducerea rapidă a H–.
Prof. Hosono spune: „LaH3−2xOx bogat în hidrogen este un candidat promițător pentru purtătorii de hidrogen de următoarea generație și poate promova înlocuirea combustibililor fosili.”
Comentarii:
Adauga Comentariu