Refere-se condutora de iões iões de se deslocar de um local para outro no interior do material. íons Ponto-como defeitos , Um defeito é ponto Um fenômeno arranjo atômico desigual , Se referiu ao caso do mesmo arranjo atômico gelosia . Tal processo lento um pode limitar o desempenho ea eficiência das células de combustível, baterias e outras tecnologias de armazenamento de energia. Nas propriedades básicas da qual o material sólido é determinado antes de melhorar estas aplicações críticas, os investigadores necessitam de compreender melhor os factores que controlam a condutividade iónica. A fim de prosseguir este conhecimento, o Departamento de Oak Ridge National Laboratory Energia (ORNL) dos EUA é uma equipe multidisciplinar desenvolveu uma estrutura computacional para processar e analisar Ion condutivas sólido Os grandes conjuntos de dados.
Os investigadores usaram uma contendo 80 diferentes materiais de perovskite Conjunto de dados, estamos focados em identificar e otimizar aqueles que têm boa Proton condutividade Material. Estes novos materiais capazes de produzir muito mais fiável, mais eficaz do protão a realização de células de combustível de óxido sólido: um possível as substâncias químicas em energia eléctrica para fins práticos (por exemplo, para poder carros) o dispositivo de armazenamento de energia, os resultados da investigação publicados no "Química física e química de materiais" revistas.
(Círculo cartões foram adicionados aqui, por favor, vá para exibição do cliente manchetes de hoje)O pesquisador ORNL centro de ciência nano-materiais (CNMS) Panchapakesan Ganesh disse: Estamos à procura de uma melhor Material condutora de iões Como qualquer electrólito sólido para uma célula de combustível ou bateria, iões de se mover mais rápido aumento da eficiência, funcionamento do aparelho.
Agora, com um entendimento que vai nos ajudar a propor novos princípios de design para o desenvolvimento deste material. Equipa estudado compreende material de um Mais rápido condutor de protões conhecida Uma substituição de ítrio (Y), zircónio (Zr) zirconato de bário compósito (BaZrO3) que forma melhorada. composto de ítrio é um elemento redutor para facilitar a carga global do protão é adicionado. Exibem este comportamento é denominado um elemento dopante aceitador, o material em questão é geralmente referido BaZrO3 Yb-dopado, ou Y-BZO. Se não houver Titan (Titan) supercomputador Poder de computação, o sistema em um curto espaço de tempo perovskita dados do rastreio centralizado de tantos candidatos não é possível. Titan está localizada em Oak Ridge instalações liderança computação (OLCF) de Cray XK7 supercomputador.
Ao usar códigos múltiplos e uma ferramenta computacional chamado de wraprun, funcionários OLCF para ajudar as equipes a desenvolver uma arquitetura otimizada para os fluxos de trabalho Titan automatizadas. Ganesh disse: Nós trabalhamos de perto com a equipe OLCF, o estabelecimento de um fluxo de trabalho altamente escalável, permitindo a utilizar milhares de núcleos em Titã. Estas simulações revelou distorção estrutura e a energia de ligação de prótons A relação entre (protões de energia separada do material de perovskite necessário), pode protões mais pesado, mais lenta, de modo que Melhor suprimida próton-condução . Este achado ajudar os pesquisadores a reconhecer o material existente eo desenvolvimento de novos materiais pode competir com o Y-BZO, juntamente com os íons móveis treliça distorção é um dos fatores mais importantes na condutividade iônica.
Isto significa que podemos entender seletivamente Contato Desenho da condutividade iônica Melhor material sólido. Além destes resultados do que os reais benefícios de aplicações de energia, novas descobertas da equipe também fornecer insights sobre conceitos científicos básicos. Em compreender o que limita o material de processo próton condução convencional, é desejável também para encontrar alguns fenômenos físicos Nova , Que estão relacionados com os mecanismos atômicos subjacentes. A fim de verificar o resultado do cálculo, os membros da equipa de uma série de experiências complementares, pulsadas a laser deposição compreendendo, microscopia electrónica de transmissão, Kelvin microscopia de força sonda resolvida no tempo, sonda atómica tomografia CNMS e fonte de neutrões de espalação (SNS) a dispersão de neutrões.
DOE científica escritório facilidade usuário CNMS, SNS e OLCF estão localizados em ORNL, os pesquisadores planejam estudar o alcance da Expandir para além dos prótons e perovskita Para estudar o movimento de iões de comportamento em outros tipos de materiais. descoberta futura pode melhorar o desempenho de outros tipos de células de combustível e uma bateria de iões de lítio. estrutura de computação dopado por cristais perovskita pode ser aplicada a outros tipos de sólido inorgânico, e da disponibilidade de um tal de grandes conjuntos de dados de defeitos nos permite alavancar o conhecimento ORNL avançado tecnologia de inteligência artificial para acelerar o encontraram material.
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