Pin nhiên liệu oxít rắn (SOFC) là loại pin nhiên liệu có nhiệt độ hoạt động cao, trong đó chất điện phân là vật liệu gốm cho phép các ion oxy thấm qua. Pin nhiên liệu SOFC chủ yếu được sử dụng như một nhà máy điện cố định có công suất từ 1 kW trở lên.
Các nhà khoa học của Đại học Nghiên cứu Quốc gia Samara mang tên Korolev đã chọn các vật liệu với các đặc tính cần thiết cho pin SOFC bằng các phương pháp lý thuyết hiện đại và tính toán hiệu suất cao. Kết quả là họ đã tìm ra những vật liệu mới có khả năng dẫn oxy-ion, giúp cải thiện hiệu suất của pin nhiên liệu.
Tổ hợp các phương pháp
Trong công trình này, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên áp dụng tổ hợp các phương pháp mới để phân tích lý thuyết về độ dẫn điện trong các cấu trúc tinh thể, trước đây các phương pháp này không sử dụng chung mà chỉ sử dụng riêng, - nhà khoa học Elizaveta Morkhova, tốt nghiệp Khoa Hóa lý và Sắc ký của Đại học Samara cho biết.
"Chúng tôi đặt ra các yêu cầu cần thiết cho các hợp chất hóa học đang được nghiên cứu và chọn các cấu trúc đầy hứa hẹn nhất không có nhược điểm của các vật liệu đã được sử dụng trong SOFC. Chúng tôi đã tìm thấy 220 vật liệu hứa hẹn mới có độ dẫn ion oxy rất cao và trong số đó có một số cấu trúc có độ dẫn ion tuyệt đối, trong đó giá trị độ dẫn điện lên đến 10-3 siemens/cm ở 800°C", - nhà nghiên cứu Elizaveta Morkhova nói.
Theo cô Morkhova, các nhà nghiên cứu đang cải thiện các phương pháp hóa học tinh thể và hóa học lượng tử hiện có, đồng thời giới thiệu những tổ hợp phương pháp mới để dự đoán các tổ hợp cấu trúc hứa hẹn phù hợp cho các ứng dụng thực tế. Sau đó, các nhà khoa học Samara tổng hợp những vật liệu tốt nhất đã được phát triển và kiểm tra các đặc tính của chúng.
Ví dụ, cùng với các nhà khoa học của Đại học quốc gia Matxcơva mang tên Lomonosov và Viện Điện hóa nhiệt độ cao, Chi nhánh Ural của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, họ đã phát hiện ra các vật liệu catốt đầy hứa hẹn (La2MoO6, Nd2MoO6) và chất điện phân rắn (Pr2MoO6) cho pin SOFC.
Cô Morkhova cho biết: "Tổ hợp các phương pháp mới đã cho thấy tính linh hoạt của nó. Trong tương lai chúng tôi sẽ có khả năng dự đoán các kết nối cho cả pin SOFC và pin ion kim loại được sử dụng trong các phương tiện giao thông bằng điện và công nghệ di động".
Nhiệm vụ tiếp theo của nhóm khoa học là tìm ra các hợp chất mới đầy hứa hẹn để cải thiện hiệu suất của pin lithium-ion, cũng như các loại pin kim loại-ion mới, chẳng hạn như pin natri-ion.