Мы в Telegram
Добавить новость

Серию обучающих семинаров для трудовых мигрантов запустили в Подмосковье

Более 130 семей переедут из аварийного жилья в новый дом в Рошале

«Бюджет Москвы всегда был и будет социально ориентирован»

В Москве курьер-мигрант на электровелосипеде сбил мать и ребенка на пешеходном переходе.



Новости сегодня

Новости от TheMoneytizer

Discovering Exceptional Oxide Ion Conductivity at Lower Temperatures Paving the Way for Future Development of Solid Oxide Fuel Cells

Discovering Exceptional Oxide Ion Conductivity at Lower Temperatures Paving the Way for Future Development of Solid Oxide Fuel Cells

Oxide ion conductors used in solid-state fuel cells often fail to reach full potential when operating at temperatures below 500 ℃, but researchers from Tokyo Tech have recently found a solution to this problem. They demonstrated high conductivity and stability in bismuth-containing Sillén oxyhalides with triple fluorite-like layers (e.g. 10 mS/cm at 431 ℃; 204 times higher conductivity than that of conventional conductors at 310 ℃).

Discovering Exceptional Oxide Ion Conductivity at Lower Temperatures

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are known for their high efficiency and improved safety compared to other types of fuel cells. One of the key factors in SOFC performance is the solid electrolyte: the oxide ion conductor. Its excellent electrochemical properties make it an ideal electrolyte not only for SOFC applications but also for solid oxide electrolyzer cells (SOECs), sensors and oxygen separation membranes.

Despite the significant advantages of oxide ion conductors, commonly used oxide ion conductors such as yttria-stabilized zirconia (YSZ) require extremely high operating temperatures of 1,000−700 ℃. Over long periods, such high temperatures can be detrimental to SOFC performance. To prevent degradation, expensive heat-resistant alloys are used, which automatically increases the production cost of SOFCs. In addition, there is a lack of stable oxide ion conductors that exhibit a conductivity of 10−2 S cm−1 below 500 ℃.

To bridge the existing gap in the stable oxide ion electrolytes with lower operating temperatures, a team of researchers from Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), led by Professor Masatomo Yashima, recently turned their attention to Sillén oxyhalides. In the latest Journal of the American Chemical Society study, they synthesized a series of bismuth (Bi)-containing Sillén oxyhalides and investigated their electrical and structural properties. "We chose materials containing Bi species because they are known to exhibit high oxide ion conductivity. Additionally, the parent materials Sillén oxyhalides possess triple fluorite-like layers with interstitial oxygen sites, which can lead to interstitialcy oxide ion diffusion," says Yashima when asked about their choice of materials.

In this study, the researchers synthesized Sillén oxychlorides with the chemical formula Bi2−xTexLuO4+x/2Cl (x = 0, 0.1, and 0.2). The team's experiments on Bi1.9Te0.1LuO4.05Cl showed high bulk conductivity of 10 mS/cm (= 0.01 Ω−1 cm−1), which is a standard for practical use in fuel cells, at a much lower temperature of 431 ℃ than 644 ℃ of the conventional material YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia) (Fig. 1a). Bi1.9Te0.1LuO4.05Cl also exhibits high bulk conductivity of 1.5 X 10−3 S cm−1 at a low temperature of 310 ℃, which is more than 200 times higher than that of YSZ. This behavior was attributed to the low activation energy. Further analysis using neutron diffraction experiments, DFT calculations, and molecular dynamics simulations revealed that the low activation energy and high conductivity emerge due to the interstitialcy oxide ion diffusion in the triple fluorite-like layer of Sillén oxychlorides (Figs. 1b and 1c).

Figure 1. (a) The newly discovered compound Bi1.9Te0.1LuO4.05Cl exhibits high oxide-ion conductivity of 10 mS/cm at 431 °C, which is 213 °C lower compared with the traditional material YSZ. (b) Experimental and (c) theoretical evidences for the interstitialcy oxide-ion diffusion in a triple fluorite-like layer, which causes the high oxide ion conductivity. © Authors (2024)
Figure 1.
(a) The newly discovered compound Bi1.9Te0.1LuO4.05Cl exhibits high oxide-ion conductivity of 10 mS/cm at 431 ℃, which is 213 ℃ lower compared with the traditional material YSZ. (b) Experimental and (c) theoretical evidences for the interstitialcy oxide-ion diffusion in a triple fluorite-like layer, which causes the high oxide ion conductivity. © Authors (2024)

Apart from excellent oxide ion conductivity, Bi1.9Te0.1LuO4.05Cl also exhibited high electrical conductivity independent of the oxygen partial pressure at 431 ℃, which indicated the electrolyte domain. It also maintained high chemical stability under CO2 flow at 400 ℃ and ambient air at 600 and 400 ℃.

The results of this study demonstrated that triple fluorite-like layers of Sillén oxyhalides can be used to develop high ionic conductors at temperatures below 500 ℃, solving a long-standing problem with oxide ion conductors. The high ionic conductivity and chemical stability of Bi1.9Te0.1LuO4.05Cl may open new avenues for the development of superior oxide ion conductors with a triple fluorite-like layer.

"Solid oxide fuel cells are being widely accepted as the new-age energy source, but the cost is high due to their high operating temperature. Through this research, we have developed new oxide ion conductors, which could significantly lower the operating temperature and reduce their cost," concludes Yashima.

Reference

Authors :
Nachi Ueno, Hiroshi Yaguchi, Kotaro Fujii, and Masatomo Yashima
Title :
High Conductivity and Diffusion Mechanism of Oxide Ions in Triple Fluorite-like Layers of Oxyhalides
Journal :
Journal of the American Chemical Society
DOI :
Affiliations :
Department of Chemistry, School of Science, Tokyo Institute of Technology, Tokyo, Japan

School of Science

School of Science —Exploring the Truth and Creating Knowledge—
Information on School of Science inaugurated in April 2016

School of Science

Schools, Departments, and Institute for Liberal Artsouter

Further Information

Professor Masatomo Yashima

School of Science, Tokyo Institute of Technology

Email yashima@cms.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2225

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975

Читайте на 123ru.net


Новости 24/7 DirectAdvert - доход для вашего сайта



Частные объявления в Вашем городе, в Вашем регионе и в России



Smi24.net — ежеминутные новости с ежедневным архивом. Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "123 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Smi24.net — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net. Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть —онлайн с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии. Smi24.net — живые новости в живом эфире! Быстрый поиск от Smi24.net — это не только возможность первым узнать, но и преимущество сообщить срочные новости мгновенно на любом языке мира и быть услышанным тут же. В любую минуту Вы можете добавить свою новость - здесь.




Новости от наших партнёров в Вашем городе

Ria.city

Проселочные дороги отремонтируют в Химках в этом году

Теперь удобрения: в Европе опасаются новой зависимости от России

В Москве курьер-мигрант на электровелосипеде сбил мать и ребенка на пешеходном переходе.

«Бюджет Москвы всегда был и будет социально ориентирован»

Музыкальные новости

Путин назвал отношения с Африкой одним из приоритетных направлений для РФ

Андрей Воробьев: около 110 новых магазинов «Магнит» построят в Подмосковье

Сменившая образ Ивлеева появилась на презентации своего азиатского ресторана

Жители разных регионов России в Череповце будут вырезать композиции, посвященные семье

Новости России

Теперь удобрения: в Европе опасаются новой зависимости от России

Дайджест: самые интересные новости недели

Более 130 семей переедут из аварийного жилья в новый дом в Рошале

В Городском Дворце культуры железнодорожников сотрудники Брянского ЛО  в рамках ОПМ «Защита» провели викторину с детьми

Экология в России и мире

История без фальсификации: Шемахи в первой половине XVIII века

Красноярский музыкальный театр представил проект театральной экосистемы будущего

Какие украшения будут в моде летом 2024 – подборка стилиста «585*ЗОЛОТОЙ»

В Москве прошла Премия-практикум «Харизма Года»

Спорт в России и мире

Соболенко, проигравшая Андреевой, потеряет 2-е место в рейтинге WTA по итогам «Ролан Гаррос», уступив его Гауфф

Теннисистка Андреева заявила, что хочет войти в топ-20 рейтинга WTA ради собаки

Превзойдет саму Шарапову? юная Мирра Андреева наступает на пятки звездам тенниса

«Он никогда не снимается с турниров». Циципас прокомментировал травму Джоковича

Moscow.media

Такси в 7 раз чаще попадает в ДТП, чем обычные автомобилисты — изучаем аварийность на дорогах

Приглашенные солистки выступят в опере «Руслан и Людмила»

Остров Огой.

Одной Лунной ночью











Топ новостей на этот час

Rss.plus






Выездной прием администрации прошел в Новых Химках

Эксперт по тета-хилингу: счастливый человек наиболее продуктивен

«Бюджет Москвы всегда был и будет социально ориентирован»

Теперь удобрения: в Европе опасаются новой зависимости от России