我国研发出首个室温超快氢负离子导体

日期： 2023-04-06

浏览次数: 22

来源：科技日报

科技日报北京4月5日电 (记者陆成宽)我国科学家在室温下实现超快氢负离子传导！中科院大连化学物理研究所陈萍研究员、曹湖军副研究员团队提出了一种全新的材料设计研发策略，通过机械化学方法，在稀土氢化物——氢化镧晶格中故意制造大量的缺陷和纳米微晶，研发出首个室温环境下超快氢负离子导体。相关研究成果4月5日发表于《自然》杂志。

在某些条件下，一些材料经历有序—无序相变，而转变为具有高离子电导率和低迁移能垒的超离子态。在这种状态下，离子会像在液体中一样快速地穿过材料的刚性晶体结构。

这种现象有利于化学能量的转换，因为它允许离子在没有液体或软膜分离电极的情况下移动。然而，很少有固态材料能在室温环境条件下达到这种状态。

“在室温环境下表现出超离子传导的氢负离子导体材料，将为构建全新的全固态氢化物电池、燃料电池和电化学转化池提供巨大的机遇。”陈萍介绍。

氢负离子具有强还原性和高氧化还原电势，已经成为研究者们关注的重点。“近年来，科学家已经开发了几种氢负离子导体，比如碱土金属氢化物和稀土金属氧氢化物，它们以能够实现快速氢迁移而闻名。”陈萍说，然而它们都不能在室温环境下实现超离子传导。

此次，研究人员创新地采用机械球磨制备方法，通过撞击和剪切力，造成氢化镧晶格的畸变，形成了大量的纳米微晶和缺陷。这些晶格缺陷可以显著抑制氢化镧的电子传导，使其电子电导率相比结晶良好的氢化镧下降5个数量级以上。

更重要的是，材料结晶度的改变对氢负离子传导的干扰并不显著，可以在“震”住电子转移的同时，仍旧“维持”氢负离子的快速传输，最终获得了优异的氢负离子传导特性。

在以往的研究中，氢负离子导体只能在300℃左右实现超快传导。而这项研究在-40℃至80℃的温和条件下实现了超快离子传导。同时，研究人员还首次实现了室温全固态氢负离子电池的放电，证实了这种全新电池的可行性。

谈起超快氢负离子导体与超导体的区别，陈萍介绍，超导是零电阻传递电子的导体，而超快氢负离子导体传递的是氢负离子。

“许多已知的氢化物材料都是离子—电子混合导体。”陈萍说，我们建立的这种材料工程策略具有一定的普适性，有望为氢负离子导体的研发打开局面。《自然》审稿人评价，该工作展示了一种非常有趣且新颖的研究方法。

上一篇：上海市稀土协会成立十周年庆祝大会暨第三届第三次会员大会会议通知下一篇：管理科学与工程学会能源环境管理分会年会召开

Hot News / 相关推荐

能量转移和循环协同辅助 NaLuF4 微棒中的 Er3+ 发光增强和颜色调节，用于新型光学防伪设计

2025 - 09 - 15

点击次数: 0

来源：X-MOL镧系离子发光因其丰富的光学特性而受到广泛关注。与下移发光过程相比，上转换发光过程表现出更大的复杂性，并且表现出不太有利的发光效果。这两种路线的集成代表了在单一材料中实现多重发光特性的可行策略之一。然而，镧系纳米晶材料内各个发光中心之间的相互影响是阻碍发光材料性能提升的关键因素之一。本文提出了一种基于 Er3+离子单发光中心的上转换-下移发光材料 NaLuF4：Er3+、Yb3+、H...

沉痛悼念蔡乐敏同志

2025 - 09 - 12

点击次数: 54

2025年9月11日上午，江苏省稀土行业协会副秘书长、办公室主任蔡乐敏同志遗体告别仪式于苏州殡仪馆海棠厅举行。江苏省稀土行业协会、上海市稀土协会及相关企业代表、生前好友等出席仪式。全国各省市稀土行业协会敬献花篮，寄托对蔡乐敏同志的深切哀悼，共同缅怀这位在行业内备受尊敬的同仁。蔡乐敏同志的一生，是为稀土事业奋斗不息的一生。自江阴加华的基层岗位至江苏省稀土行业协会副秘书长、办公室主任之职...

沉痛悼念蔡乐敏同志

2025 - 09 - 12

点击次数: 55

美国HyProMag将磁体回收能力提高两倍

2025 - 09 - 12

点击次数: 52

来源：中国稀土网美国磁体回收商HyProMag计划向内华达州和南卡罗来纳州扩张，将磁体回收能力提高两倍。该公司的投资者Mkango公司宣布，HyProMag正在得克萨斯州达拉斯-沃斯堡(DFW)建设其稀土磁体回收和制造工厂，同时也在研究在南卡罗来纳州威利斯顿和内华达州里诺建设新工厂的机会。达拉斯-沃斯堡中心在40年的运行寿命内，每年可回收750吨烧结钕铁硼磁体和807吨钕铁硼副产品。商业运营计划于...