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日本的一个研究小组近日在美国期刊《材料化学》网络版上发表报告说，他们发现了向镨镍氧化物中添加镓和铜能提升氧化物的氧气透过率的原理。这项成果有望提高固体氧化物燃料电池的性能。
根据东京工业大学、九州大学、高能加速器研究机构等联合发表的新闻公报，九州大学教授石原达己此前发现含镓离子和铜离子且拥有K2NiF4型结构的镨镍氧化物具有很高的氧气透过率，但是镓离子和铜离子在提高氧气透过率方面的作用一直不明。
在本次研究中，石原达己和东京工业大学教授八岛正和等人利用中子衍射装置和X射线衍射装置分析添加了镓和铜的镨镍氧化物的晶体结构。分析结果显示，这种晶体的晶格之间有大量臭氧。
研究人员指出，镓这种元素能使大量氧原子进入晶格之间，而铜又使位于晶格表面的氧变得更容易移动。随着温度从20摄氏度的室温上升到约1000摄氏度，晶格之间和晶格表面的氧分布会出现连接，并引发氧化物离子移动。与此同时，氧气透过率也会增加。
公报说，这项成果为设计高氧气透过率的离子导体提供了新理念，有助于开发新型离子导体。氧气透过率高的离子导体能更高效地从空气中吸收氧，从而提高固体氧化物燃料电池的性能。
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