19.02.2025
Исследования водно-солевых систем, в которых наблюдается существование как кислых солей, так и их твердых растворов, обусловлены поиском новых фаз с высокой протонной проводимостью крайне важны. Получение твердых растворов на основе несуществующих соединений открывает возможность создания различных видов разупорядочения, что является структурной причиной явления высокой протонной проводимости. Таким образом, появляется возможность создания новых материалов для водородной энергетики.
Целью работы ученых Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт» стала разработка и создание новых функциональных материалов в условиях «принудительного изоморфизма», а именно протонных проводников повышенной проводимости для мембран водородных топливных элементов на основе твердых растворов с несуществующей фазой. Принудительный изоморфизм приводит с разупорядочению структуры твердого раствора из-за неустойчивости второго компонента. Следствием разупорядочения структуры является высокая протонная проводимость, на 4 порядка больше, чем в чистом соединении.
В результате исследования был получен ряд твердых растворов (KxRb1-x)9H7(SO4)8∙H2O, причем крайний член ряда Rb9H7(SO4)8∙H2O не существует. Твёрдые растворы ограничены составом x=0.19, что соответствует 81% содержанию рубидия для катионного состава. Проводимость твердых растворов на несколько порядков выше проводимости чистого соединения за счет сильного разупорядочения структуры вблизи предела растворимости из-за неустойчивости второго компонента.