Ученые Самарского политеха нашли новый кристаллический кислород-ионный проводник

Он позволит создавать новые топливные элементы для получения энергии.

Сотрудники Международно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) совместно с коллегами из Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН и Института химии Коми научного центра Уральского отделения РАН изучили свойства и характеристики магноколумбита MgNb2O6, а также его модифицированные варианты.

С помощью компьютерного скрининга ученые выяснили, что соединение обладает чистой кислород-ионной проводимостью, тогда как другие механизмы проводимости (электронная и катионная) полностью отсутствуют, а это – большая редкость. Результаты проведенного исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry С (DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c06631) Американского химического общества.

– Как правило, кристаллы могут обладать либо электронным, либо смешанным (электронно-ионным) типами проводимости, – поясняет кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник МНИЦТМ Самарского политеха Артем Кабанов. – Обнаруженное нами соединение имеет только анионную проводимость, то есть кислородную, так как в качестве аниона выступает кислород. Известно всего несколько десятков веществ с подобной характеристикой. Мы провели множество детальных расчетов для уточнения ожидаемых свойств, а после обратились к коллегам-экспериментаторам, чтобы они проверили их в лабораторных условиях. Все наши расчеты полностью подтвердились.

Ученые считают, что магноколумбит может найти применение в датчиках-анализаторах газов и твердооксидных топливных элементах, позволяющих превращать энергию топлива в электрическую энергию и частично в тепловую без его сжигания.

– Мы планируем и дальше открывать новые материалы для аккумуляторов и топливных элементов, развивая собственную экспериментальную базу и разрабатывая новые алгоритмы поиска, – отметил Кабанов.

Исследование поддержано грантом РНФ (проект № 19-73-10026).

Фото: пресс-служба Политеха.