高氢氧根离子传导率材料被发现

据国外网站报道：日本国立材料研究所（NIMS）发现层状双金属氢氧化物（LDH）纳米结构具有极高的氢氧根离子传导率，可以达到0.1 S/cm。该材料是由研究所内纳米结构材料国际中心Sasaki教授和Ma研究员共同领导的研究课题组发现的。LDH纳米结构的氢氧根离子传导率是无机阴离子传导率中最高的，比传统材料的传导率提升10到100倍。该材料可在碱性燃料电池、电解池等其他领域有着广阔的应用前景。

作为清洁能源转换装置，燃料电池一直是世界各国的研究重点，其电解质通常用于传导氢离子，如Nafion。然而，使用传导氢离子的电解质意味着需要使用基于铂金的催化剂，这是由氢离子创造的酸性工作环境决定的。在燃料电池研究领域，利用氢氧根代替氢离子被证明是可行的。当使用氢氧根作为被传导离子时，电池的工作环境为碱性，便可以使用廉价的催化剂材料，如铁、钴和镍，进而降低生产成本。但限制氢氧根作为传导离子的主要因素是氢氧根的传导率普遍很低。开发与氢离子传导率相同数量级的氢氧根电导率材料成为研究重点和难点。

NIMS的研究小组利用化学反应脱落单层LDH，测量纳米级单层LDH的氢氧根传导率。结果表明，在室温下该LDH纳米结构具有非常高的传导率，达到0.1S/cm的数量级。该LDH纳米结构材料的氢氧根传导率远高于先前报道的任何其他材料。此外，在平行于单层纳米表面方向的氢氧根电导率是垂直方向的4至5倍，因此推测LDH纳米结构高氢氧根传导率的产生原因，是由于大量的水分吸附在单层LDH上，促进了氢氧根在该单层表面上的自由移动，进而大大提高了传输性能。

该研究发现将推进以氢氧根作为传导离子的固体燃料电池的发展，具体研究内容刊登在《Science Advances》杂志上。