そうすることで、彼らはこれまで理論上のものでしかなかった陽子の運動モデルを証明した。再生可能エネルギー源からの電気を使用して水素を生成し、この形で貯蔵することができます。したがって、水素はよりクリーンなエネルギーの未来への期待の 1 つです。たとえば車両に動力を供給するために、水素を可能な限り効率的に電気に変換できるようにするには、燃料電池を最適化する必要があります。
陽子はポーラロンモデルに従って動きます
Empa (スイス連邦材料試験研究機関) の物理学者 Artur Braun とチューリッヒ工科大学の博士課程学生 Qianli Chen は、この基礎を作成しました。彼らは、Empa のように、セラミック燃料電池の結晶格子における正に帯電した水素イオンの移動度を解読しました。水曜日に発表した。したがって、研究者らが「Nature Communications」誌で報告したように、陽子の動きはこれまで想定されていたよりも複雑な法則、すなわちいわゆるポーラロンモデルの法則に従っている。これまで、このモデルは電子にのみ適用され、陽子については純粋に推測的な理論でした。
陽子ポーラロンは電気結晶の中を「ホップ」する
ポーラロンモデルは、電子がどのようにして誘電体結晶を通過し、干渉する原子を邪魔にならないように押し出すかを説明している、とエンパ氏は書いている。位置から位置へと飛び跳ねる動きを想像することもできます。ブラウンとチェンは実験を通じて、結晶中を「飛び跳ねる」陽子ポーラロンの存在を証明することができた。これを行うために、彼らはさまざまな高圧条件下、最高 600 ℃の温度で結晶を使った実験を実施しました。
高温で伝導性を高める
彼らは、220度から520度の間の温度で結晶内の格子振動が増加し、導電率が増加することを観察しました。最初、陽子は結晶格子内に結合していますが、温度が上昇して格子が振動するにつれて、結晶内をある位置から位置へとジャンプできるようになります。しかし、高圧下ではプロトンがジャンプするスペースが減り、導電率が再び低下するとエンパ氏は説明した。
燃料電池開発にとって重要な発見
この発見は、燃料電池や水素貯蔵用の材料の選択に重要な情報を提供する可能性がある。さらに、セラミック絶縁体の挙動をより正確に推定できるようになり、将来的に燃料電池によるエネルギー変換をさらに効率化するための重要な情報となります。