楚天都市報(bào)7月11日訊（記者鄒浩 通訊員向正鵬）燃料電池清潔無(wú)污染，被納入國(guó)家能源戰(zhàn)略，無(wú)奈電解質(zhì)電導(dǎo)性太低，制約行業(yè)發(fā)展?，F(xiàn)在，這一瓶頸有望被打破。7月10日，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志刊發(fā)了題為《電場(chǎng)誘導(dǎo)異質(zhì)界面金屬態(tài)構(gòu)建超質(zhì)子傳輸》的原創(chuàng)新科研論文，首次通過(guò)利用半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)界面的高電導(dǎo)性，為質(zhì)子搭建快速遷移通道。湖北大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院副教授黃敏為共同第一作者。
據(jù)悉，這是湖大物電學(xué)院首次以共同第一作者在《Science》正刊上發(fā)表研究成果，標(biāo)志著湖大在燃料電池領(lǐng)域取得了突破性研究進(jìn)展。物電學(xué)院的汪寶元實(shí)驗(yàn)室提供了燃料電池性能的核查工作，其碩士研究生M. Akbar參與了具體實(shí)驗(yàn)工作，為該文章的作者之一。
黃敏副教授介紹，電解質(zhì)導(dǎo)電率低，燃料電池能源轉(zhuǎn)化效率就低，達(dá)不到使用條件。長(zhǎng)期以來(lái)，科研人員試圖利用離子導(dǎo)體結(jié)構(gòu)摻雜的方式改善電導(dǎo)率，效果都不理想。
本次研究獨(dú)辟蹊徑，在由半導(dǎo)體材料鈷酸鈉和氧化鈰組成的的異質(zhì)結(jié)上尋求突破，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和第一性原理計(jì)算的方法，對(duì)該異質(zhì)結(jié)電子性質(zhì)和性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，得出了異質(zhì)結(jié)界面具有金屬態(tài)特性的結(jié)論。利用該特性，團(tuán)隊(duì)首次把質(zhì)子局限在異質(zhì)結(jié)界面，設(shè)計(jì)和構(gòu)造出具有最低遷移勢(shì)壘的超質(zhì)子高速通道，在“夾縫”中為質(zhì)子搭建了“高速公路”。
在該研究中，實(shí)驗(yàn)成功地驗(yàn)證了理論和計(jì)算結(jié)果，異質(zhì)結(jié)獲得了極其優(yōu)異的質(zhì)子電導(dǎo)率?！跋啾扔趥鹘y(tǒng)釔穩(wěn)定二氧化鋯電解質(zhì)材料，異質(zhì)結(jié)界面的電導(dǎo)率提升了1000倍，電池的性能輸出能達(dá)到1000毫瓦每平方厘米?！秉S敏說(shuō)，這項(xiàng)研究為燃料電池發(fā)展提供了突破性的助力，燃料電池有望實(shí)現(xiàn)能源的快速轉(zhuǎn)化。
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