新華社北京4月6日電 氫負(fù)離子導(dǎo)體在氫負(fù)離子電池,、燃料電池,、電化學(xué)轉(zhuǎn)化池等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，未來有望引領(lǐng)一系列能源技術(shù)革新,。我國科學(xué)家日前通過機(jī)械化學(xué)方法,，在氫化鑭晶格中引入大量的缺陷和晶界，開發(fā)了首例溫和條件下超快氫負(fù)離子導(dǎo)體,。

記者從中國科學(xué)院獲悉,，該研究由中科院大連化物所陳萍研究員、曹湖軍副研究員團(tuán)隊(duì)完成,，相關(guān)成果5日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表,。

氫負(fù)離子和電子在晶格畸變氫化鑭中傳導(dǎo)示意圖。(中科院大連化物所供圖)

氫負(fù)離子是一種具有很大開發(fā)潛力的氫載體和能量載體,，氫負(fù)離子導(dǎo)體是在一定條件下具有優(yōu)異氫負(fù)離子傳導(dǎo)能力的材料,。此領(lǐng)域研究面臨材料體系少、操作溫度高等問題,，是潔凈能源領(lǐng)域的前沿課題,。

“優(yōu)質(zhì)氫負(fù)離子導(dǎo)體需要兩種特性‘兼得’，即具備優(yōu)異氫負(fù)離子傳導(dǎo)能力的同時(shí)具備極低的電子電導(dǎo),。”陳萍介紹,，早在20世紀(jì)，氫化鑭就被發(fā)現(xiàn)具有快速的氫遷移能力,，但電子電導(dǎo)很高,。近年來，科研人員往氫化鑭晶格中引入氧以抑制其電子傳導(dǎo),，但氧的引入也同時(shí)顯著阻礙了氫負(fù)離子的傳導(dǎo),。

陳萍、曹湖軍團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地采用機(jī)械球磨法,，通過撞擊和剪切力,，造成氫化鑭晶格的畸變，形成了大量納米微晶和晶格缺陷,。這些畸變可以顯著抑制電子傳導(dǎo),，使電子電導(dǎo)率相比結(jié)晶態(tài)良好的氫化鑭下降5個(gè)數(shù)量級以上，同時(shí)對氫負(fù)離子傳導(dǎo)的干擾并不顯著,，從而獲得了優(yōu)異的氫負(fù)離子傳導(dǎo)特性,。

氫負(fù)離子導(dǎo)體潛在的應(yīng)用場景。(中科院大連化物所供圖)

更為重要的是,，此項(xiàng)研究實(shí)現(xiàn)了氫負(fù)離子在溫和條件下(零下40攝氏度至80攝氏度)的超快傳導(dǎo),。此前的研究中，氫負(fù)離子導(dǎo)體只能在300攝氏度左右實(shí)現(xiàn)超快傳導(dǎo),。此外,，團(tuán)隊(duì)還首次實(shí)現(xiàn)了室溫全固態(tài)氫負(fù)離子電池的放電。

“許多已知的氫化物材料都是離子—電子混合導(dǎo)體,，團(tuán)隊(duì)建立的這種材料工程策略具有一定的普適性,，有望助力氫負(fù)離子導(dǎo)體研究取得更多突破,。”陳萍說。

（原標(biāo)題：我國科學(xué)家開發(fā)首例溫和條件下超快氫負(fù)離子導(dǎo)體）

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