Перенос протона в пирохлорах

Перенос протона в пирохлорах

29.03.2023

Протонпроводящие электролиты на основе цирконатов с пирохлороподобной структурой известны своей превосходной термической и химической стабильностью, низким сопротивлением границ зерен и низким вкладом электронной проводимости. Однако значения протонной проводимости, по-видимому, снижаются из-за недостаточной вовлеченности протонов (П) в структуру.

Ученые Института кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН вместе с коллегами из других институтов выявили причины возникновения этого барьера с точки зрения таких факторов, как кристаллическая структура и дефекты, водное поглощение и перенос П.

В процессе исследования были выявлены причины возникновения этого барьера с точки зрения таких факторов, как кристаллическая структура и дефекты, водное поглощение и перенос П.

Обнаружено, что водопоглощение, составляет ~60 % от теоретического значения, так как некоторые кислородные вакансии не участвуют в гидратации из-за значительной структурной неэквивалентности кислородных позиций в пирохлоре. Также положения П энергетически неэквивалентны из-за различной энергии электростатического отталкивания от ближайших катионов, что приводит к их слабому переносу в объеме материала.

Подробнее в журнале Ceramics International.