Fordon och andra industrier arbetar hårt med att förbättra prestanda för laddningsbara batterier och bränsleceller. Nu, forskare från Japan har gjort en upptäckt som möjliggör nya möjligheter för framtida miljöstabilitet inom detta arbete.

I en studie som nyligen publicerades i Tillämpat material idag , forskare från University of Tsukuba har avslöjat att ultraviolett ljus kan modulera oxid -jontransport i en perovskitkristall vid rumstemperatur, och därmed infört ett tidigare otillgängligt forskningsområde.

Prestanda för batteri och bränslecellelektrolyter beror på elektronernas och jonernas rörelser i elektrolyten. Att modulera rörelsen av oxidjoner i elektrolyten kan förbättra framtida batteri- och bränslecellsfunktionalitet - till exempel genom att öka effektiviteten för energilagring och utmatning. Användning av ljus för att modulera jonernas rörelser - som utökar källan till möjliga energiinmatningar - har hittills endast visats för små joner som protoner. Att övervinna denna begränsning av uppnåbara jonrörelser är något forskarna vid University of Tsukuba ville ta itu med.

"Traditionellt, transport av tunga atomer och joner i fasta material har varit utmanande, "säger medförfattare till studien professor Masaki Hada." Vi bestämde oss för att ta fram ett enkelt sätt att göra det på ett sätt som sömlöst kan integreras med hållbara energiinsatser. "

Att göra detta, forskarna fokuserade på kobolt-dubbel-perovskitkristaller som liknar vanliga material inom bränslecellsforskning. De fann att strålande ultraviolett ljus på kristallerna vid rumstemperatur förskjuter oxidjoner utan att förstöra kristallerna, vilket betyder att kristallernas funktion bibehölls.

"Resultatet av elektrondiffraktion, spektroskopi resultat, och motsvarande beräkningar bekräftade denna tolkning, "förklarar professor Hada." Vid en levererad energi på 2 millijoule per kvadratcentimeter, cirka 6% av oxidjonerna genomgår en betydande störning i kristallerna inom flera pikosekunder, utan att skada kristallen. "

Kobolt-syrebindningar begränsar vanligtvis dramatiskt oxidrörelser, men ultraviolett ljusinducerad elektronöverföring kan bryta dessa bindningar. Detta underlättar oxidjonrörelsen på ett sätt som har åtkomst till flera tillstånd som är relevanta för att lagra ljusenergiinmatningen.

Dessa resultat har olika tillämpningar. En större förståelse för hur man använder ljus för att manipulera kristallstrukturer som är relevanta för energilagring, på ett sätt som inte skadar kristallerna, kommer att åstadkomma nya möjligheter inom kommersiell skala förnybara energisystem.