【科技前沿】

本報北京4月5日電 記者齊芳 從中國科學院獲悉，中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）陳萍研究員、曹湖軍副研究員團隊提出了一種全新材料設計研發策略，通過機械化學方法在稀土氫化物——氫化鑭（LaHx）晶格中引入大量的缺陷和晶界，開發了首例溫和條件下超快氫負離子導體。成果發表在4月5日出版的國際學術期刊《自然》雜誌上。

研究中
，科研人員實現了在溫和條件下（-40至80℃溫度範圍內）的超快離子傳導，而此前報道的氫負離子導體隻能在300℃左右實現超快傳導。陳萍說：“在-40℃時，該氫負離子導體的電導率高達102S/cm，活化能僅為0.12eV。此外，我們團隊還首次實現了室溫全固態氫負離子電池的放電，證實了這種全新的二次電池的可行性。”

氫qing負fu離li子zi具ju有you強qiang還hai原yuan性xing及ji高gao氧yang化hua還hai原yuan電dian勢shi等deng特te點dian，是shi一yi種zhong頗po具ju潛qian力li的de氫qing載zai體ti和he能neng量liang載zai體ti。氫qing負fu離li子zi導dao體ti是shi在zai一yi定ding條tiao件jian下xia具ju有you優you異yi氫qing負fu離li子zi傳chuan導dao能neng力li的de材cai料liao，其qi在zai氫qing負fu離li子zi電dian池chi


、燃料電池、電化學轉化池、膜反應器
、氫傳感器等能源及電化學轉化器件中具有廣闊的應用前景，有望在未來實現一係列技術革新。

但這類研究麵臨著材料體係少
、操作溫度高、溫和條件下離子電導率低等問題——早在20世(shi)紀(ji)的(de)變(bian)色(se)玻(bo)璃(li)研(yan)究(jiu)中(zhong)
，研(yan)究(jiu)者(zhe)就(jiu)發(fa)現(xian)氫(qing)化(hua)鑭(lan)具(ju)有(you)快(kuai)速(su)的(de)氫(qing)遷(qian)移(yi)能(neng)力(li)
，但(dan)其(qi)電(dian)子(zi)電(dian)導(dao)也(ye)很(hen)高(gao)。近(jin)幾(ji)年(nian)
，科(ke)研(yan)人(ren)員(yuan)嚐(chang)試(shi)往(wang)氫(qing)化(hua)鑭(lan)晶(jing)格(ge)中(zhong)引(yin)入(ru)氧(yang)使(shi)其(qi)形(xing)成(cheng)氧(yang)氫(qing)化(hua)物(wu)以(yi)抑(yi)製(zhi)其(qi)電(dian)子(zi)傳(chuan)導(dao)，但(dan)氧(yang)的(de)引(yin)入(ru)也(ye)同(tong)時(shi)顯(xian)著(zhu)阻(zu)礙(ai)了(le)氫(qing)負(fu)離(li)子(zi)的(de)傳(chuan)導(dao)。

為wei了le解jie決jue這zhe些xie障zhang礙ai，研yan究jiu團tuan隊dui創chuang新xin地di采cai用yong機ji械xie球qiu磨mo製zhi備bei方fang法fa
，通tong過guo撞zhuang擊ji和he剪jian切qie力li
，造zao成cheng氫qing化hua鑭lan晶jing格ge的de畸ji變bian，破po壞huai了le晶jing格ge的de周zhou期qi性xing，形xing成cheng了le大da量liang的de納na米mi微wei晶jing和he晶jing格ge缺que陷xian。這zhe些xie晶jing格ge缺que陷xian可ke以yi顯xian著zhu抑yi製zhi電dian子zi傳chuan導dao，其qi電dian子zi電dian導dao率lv相xiang比bi結jie晶jing態tai的de氫qing化hua鑭lan下xia降jiang5個數量級以上。尤為重要的是，材料結晶度的改變對氫負離子傳導的幹擾並不顯著，可在“震”住電子轉移的同時，仍舊“維持”氫負離子通過協同遷移機製快速傳輸，最終獲得了優異的氫負離子傳導特性。

“許多已知的氫化物材料都是離子—電子混合導體，”陳萍介紹
，“我們建立的這種材料結構調變的方法具有一定的普適性
，有望為氫負離子導體的研發打開局麵。”