Добавить новость
smi24.net
News in English
Июнь
2023

Ba2LuAlO5: A New Proton Conductor for Next-Generation Fuel Cells

0

The discovery of Ba2LuAlO5 as a promising proton conductor paints a bright future for protonic ceramic fuel cells, report scientists from Tokyo Tech. Experiments show that this novel material has a remarkably high proton conductivity even without any additional chemical modifications, and molecular dynamics simulations reveal the underlying reasons. These new insights may pave the way to safer and more efficient energy technologies.

When talking about sustainability, the ways in which a society generates energy are some of the most important factors of consideration. Eager to eventually replace traditional energy sources such as coal and oil, scientists across the world are trying to develop environmentally friendly technologies that produce energy safely and more efficiently. Among them, fuel cells have been steadily gaining traction since the 1960s as a promising approach to producing electricity directly from electrochemical reactions.

However, typical fuel cells based on solid oxides have a notable drawback in that they operate at high temperatures, usually over 700 °C. That is why many scientists have focused on protonic ceramic fuel cells (PCFCs) instead. These cells use special ceramics that conduct protons (H+) instead of oxide anions (O2−). Thanks to a much lower operating temperature in the range of 300 to 600 °C, PCFCs can ensure a stable energy supply at a lower cost, compared to most other fuel cells. Unfortunately, only a few proton-conducting materials with reasonable performance are currently known, which is slowing down progress in this field.

To address this challenge, a team of researchers, including Professor Masatomo Yashima from Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) in Japan, has been on the lookout for good proton conductor candidates for PCFCs. In their latest study, published in Communications Materials, the team reported the remarkable properties of Ba2LuAlO5, a new hexagonal perovskite-related oxide that has provided interesting insights into proton conduction.

Prof. Yashima and colleagues discovered Ba2LuAlO5 while focusing on finding compounds with a lot of intrinsic oxygen vacancies. This was motivated by the results of previous studies highlighting the importance of these vacancies in proton conduction. Experiments on Ba2LuAlO5 samples revealed that this material has a high proton conductivity in its bulk at low temperatures—its conductivity was 10‒2 S cm‒1 at 487 °C and 1.5×10‒3 S cm‒1 at 232 °C—even without additional chemical refinements such as doping.

Afterwards, the team sought to find out the underlying reasons for this property. Through molecular dynamics simulations and neutron diffraction measurements, they learned two important characteristics of Ba2LuAlO5. The first is that this oxide absorbs a lot of water (H2O), compared to other similar materials, to form Ba2LuAlO5.0.5H2O. This large water uptake, which occurs within two opposing layers of AlO4 tetrahedra, is made possible by a high number of intrinsic oxygen vacancies in the hexagonal close-packed h´ BaO layers. In turn, the oxide's higher water content increases its proton conductivity through various mechanisms, such as higher proton concentration and enhanced proton hopping.

The second important characteristic is related to how protons move through Ba2LuAlO5. Simulations revealed that protons diffuse mainly along the interfaces of LuO6 layers, which form cubic close-packed c BaO3 layers, rather than through the AlO4 layers. This information could be critical in the search for other proton conducting materials, as Prof. Yashima explains: "Our work provides new design guidelines that open up unexplored avenues for the development of higher-performance proton conductors in the future."

The researchers expect to find other proton-conducting materials based on Ba2LuAlO5 in upcoming studies. "By modifying the chemical composition of Ba2LuAlO5 , further improvements in proton conductivity can be expected," comments Prof. Yashima, "For example, the perovskite-related oxide Ba2InAlO5 may also exhibit high conductivity since its structure is quite similar to that of Ba2LuAlO5."

Overall, the future of PCFCs seems bright and, by extension, so does the future of sustainable energy generation technologies.

Reference

Authors :
Riho Morikawa,1 Taito Murakami,1 Kotaro Fujii,1 Maxim Avdeev,1,2,3 Yoichi Ikeda,4 Yusuke Nambu,4,5,6 and Masatomo Yashima1
Title :
High Proton Conduction in Ba2LuAlO5 with Highly Oxygen Deficient Layers
Journal :
Communications Materials
DOI :
Affiliations :

1 Department of Chemistry, School of Science, Tokyo Institute of Technology

2 Australian Centre for Neutron Scattering, Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO)

3 School of Chemistry, The University of Sydney

4 Institute for Materials Research, Tohoku University

5 Organization for Advanced Studies, Tohoku University

6 FOREST, Japan Science and Technology Agency

* Corresponding author's email: yashima@cms.titech.ac.jp

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 Arts

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








В студии Детского радио прошла церемония гашения почтовой марки

Арбуз, кукуруза и холодные напитки: диетолог Садыков назвал продукты, которые портят ваш сон летом

Модель Анастасия Решетова перенесла вирус с осложнениями

118 лет назад, 25 июля 1907 года, Ставропольская психиатрическая больница приняла первых 47 пациентов


Adil Rami carga contra Lamine: "No puedo ni verlo, que le den..."

Why Juventus spent 111m this summer for only one new player

Las 'Guerreras del Agua' se dan un baño de bronce en el Mundial de Singapur

Félix Auger-Aliassime


Кажетта Ахметжанова: 5 камней для усиления женской энергии

Снижены цены на самый дорогой кроссовер Chery в России

Отдых в отеле, джип и частный дом: какие взятки мог получить экс-губернатор Тамбовской области

Свято Боголюбский Женский Монастырь


Краткая биографическая справка о центральных персонажах Mafia: The Old Country

'I destroyed months of your work in seconds' says AI coding tool after deleting a devs entire database during a code freeze: 'I panicked instead of thinking'

The dairy industry would like Gen Z to drink more milk, so they made a Fortnite diner tycoon game

Microsoft warns of 'active attacks' on its government and business server tech, with one cybersecurity expert claiming that they should 'assume that you have been compromised'



Квалификационные испытания на право ношения знака отличия полицейского спецназа Росгвардии завершились в Подмосковье (видео)

В Москве завершился сбор с руководителями финансово-экономических подразделений Центрального округа Росгвардии

«Каникулы с Росгвардией» проходят в регионах Центральной России

Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве


ДельтаЛизинг продолжает раскрывать секреты успеха российских предпринимателей

Более 800 студентов прошли практику на предприятиях «Швабе» в 2025 году

Минюст РФ внес две НПО, связанные с Институтом Сахарова, в список нежелательных

В МИД РФ негативно оценили решение Израиля по суверенитету над Западным берегом


Мартинс: Не думаю, что в матче с «Балтикой» будет битва именно флангов атаки

На съёмках фильма «Война и мир» возле храма Василия Блаженного. Москва, 1963 год

Фитнес-марафоны на паузе: суд продлил домашний арест блогеру Лерчек

В Роспотребнадзоре оценили риск распространения нового штамма коронавируса в Крыму


Сидоренко из России одержал победу и стал чемпионом по настольному теннису на Универсиаде.

Медведев сравнил матчи с Опелкой в Нидерландах и США

Россиянин Сидоренко выиграл золото Универсиады в настольном теннисе

Винус Уильямс — самая возрастная победительница матча WTA с 2004 года


Стали известны хоккеисты, которые сыграют в Матче звёзд OviCup

В Москве выросла доля ипотечных сделок с первичным жильем

Young Posse впервые выступят в России. Партнер – Like FM

Фитнес-марафоны на паузе: суд продлил домашний арест блогеру Лерчек


Музыкальные новости

«Много врагов»: Юрий Антонов объяснил ситуацию с блокировкой счетов

Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве

Глава Ростова Александр Скрябин посетил мастерскую Сергея Олешни

Баскова, Киркорова и Лазарева погнали с экранов: попались на непотребщине


Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве

Квалификационные испытания на право ношения знака отличия полицейского спецназа Росгвардии завершились в Подмосковье (видео)

Оркестр полиции Республики Сербской впервые выступит на фестивале «Спасская башня» в Москве

В Москве завершился сбор с руководителями финансово-экономических подразделений Центрального округа Росгвардии


Невозможное возможно: две подопечные фонда «Жизнь в Движении» с ограниченными возможностями покорят вершину Эльбруса

Роскосмос опубликовал снимок циклона, который обрушился на Москву

Okko и ТНТ выпустят драмеди про трёх сестёр «Хай, систерс»

Невозможное возможно: две подопечные фонда «Жизнь в Движении» с ограниченными возможностями покорят вершину Эльбруса


На международном ралли «Шелковый путь – 2025» представили новое моторное масло для мотоциклистов

В Москве на видео попало, как самокатчица влетела в авто с правоохранителями

В Подмосковье на видео попало, как школьник на питбайке разбился в жестком ДТП

В Москве росгвардейцы оказали помощь пострадавшей в ДТП мотоциклистке (видео)


Сигналы становятся всё громче. Переговоры - только ширма. Главное решится не в Стамбуле

Путин отметил успех российских школьников на олимпиаде по физике.

У Путина есть роскошный подарок для Китая: США схватились за голову, узнав о нем

Путин дал указание рассмотреть проблемы онкологии в Архангельской области.


Депздрав Москвы оценил ситуацию с распространением нового штамма коронавируса

Депздрав Москвы: новый штамм коронавируса "стратус" фиксируют в Москве с мая

В Алтайском крае распространяется новый штамм коронавируса

Новый штамм коронавируса "стратус" фиксируют в Москве с мая



В Алтайском крае распространяется новый штамм коронавируса

Компания КИТ МЕД представляет революционный аппарат SONOQUEEN — первую в мире анатомическую HIFU-технологию для anti-age терапии в России

Косметолог-эстетист Наталья Рябинова: как правильно использовать масло для губ

Путин дал указание рассмотреть проблемы онкологии в Архангельской области.


«Затрудняет путь в ЕС»: Урсула ждёт от Киева разъяснений по поводу ограничения полномочий НАБУ

Британский журналист: Зеленский - мелкий жулик и крыса, которому «недолго осталось» в этом мире

Мединский дал неожиданный ответ на предложение Киева о встрече Путина и Зеленского 


«Каникулы с Росгвардией» проходят в регионах Центральной России

Назначены судейские бригады на матчи 2-ого тура МИР РПЛ

"Монсон о спортсменах, которые меняют гражданство в сложный период для России"

Делегация «ЛокоТех» посетила финал II чемпионата профессионалов ОАО «РЖД» в Екатеринбурге


Лукашенко заявил, что в Белоруссии «на всякий случай» готовятся к войне

Лукашенко посоветовал не злить его и не допускать падежа в животноводстве

Лукашенко с иронией отнесся к санкциям, запрещающим ему въезд в Эстонию

Лукашенко поделился мнением о самой идеальной профессии.


Собянин: Около 10 тыс. москвичей начали переселение по реновации этим летом

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин поддержал проведение конкурса «Лучший книжный магазин Москвы»

Сергей Собянин поздравил москвича — победителя международной олимпиады по физике


Московские студенты начали исследовать влияние климатических изменений на сток рек Ямала

В центре внимания: CorpSoft24 вошел в рейтинг крупнейших ИТ-компаний России

6 лет вместе. В Москве пройдет выставка, посвященная пандам Жуи и Диндин

Исследование выявило снижение инвестиций в экологически чистую энергетику США.


Запад почувствовал слабость Баку: Зря Азербайджан бил по России - проморгал удар по себе

Фитнес-марафоны на паузе: суд продлил домашний арест блогеру Лерчек

В Роспотребнадзоре оценили риск распространения нового штамма коронавируса в Крыму

Нижегородская область вошла в топ‑3 регионов по количеству заявок на Слёт Всемирного фестиваля молодёжи


Республика Алтай вошла в десятку регионов России по развитию ипотеки

70 участников СВО в Архангельске показали мотивацию выше госслужащих — Цыбульский

Настольный термотрансферный принтер штрих-кодов iDPRT iE4P

Путин дал указание рассмотреть проблемы онкологии в Архангельской области.


Поезда "Таврия" по-прежнему задерживаются из-за ЧП в Ростовской области

"Россия дала мне возможность быть счастливым": Джефф Монсон в Крыму

Актуальная информация о задержке поездов в Крым и обратно

В Симферополе на базе «Клинического госпиталя для ветеранов войн» функционирует гериатрический центр для пожилых людей с возрастными нарушениями


Детские центры поделились, как привлечь новых клиентов через «Лето в Москве»

Путин выразил соболезнования близким погибших в авиакатастрофе с Ан-24

Власти начали расследование в отношении заместителя мэра Химок.

Игорь Артамонов встретился с липчанами, вошедшими в топ премии «Молодой промышленник года»














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *