Ученые создали «дышащие» кристаллы: они выделяют и поглощают кислород
Твердотельные оксидные топливные элементы (SOFC) уже давно рассматриваются как перспективный способ генерации электроэнергии. Они могут работать на водороде и ряде других видов топлива, почти не производят вредных выбросов и подходят для питания как электромобилей, так и стационарных установок для генерации энергии. Однако у этой технологии есть серьезное ограничение: для эффективной работы такие элементы требуют очень высоких температур. Это существенно усложняет их использование и повышает затраты.
Команда ученых из Южной Кореи и Японии нашла способ обойти эту проблему. Им удалось создать кристалл на основе оксида сплава стронция, железа и кобальта. Его ключевая особенность заключается в способности управлять кислородом при сравнительно низкой температуре — около 400 . В этот момент материал может выделять кислород, а затем снова захватывать его без разрушения своей структуры и потери свойств. Такой «дыхательный» цикл повторяется многократно, что делает работу топливных элементов более надежной и долговечной.
Материалы, которые применялись для этих целей в прошлом, были слишком хрупкими: они теряли свою эффективность после всего лишь нескольких циклов нагрева и остывания. Новый кристалл показал устойчивость к повторному использованию, что делает его особенно привлекательным для практического применения. Причем потенциал нового материала выходит далеко за пределы одних лишь топливных ячеек.
Помимо энергетики, инновационные кристаллы можно использовать в термических транзисторах — устройствах, которые регулируют тепловые потоки в электронике. Кроме того, новый материал может лечь в основу «умных окон», которые будут регулировать количество тепла, проходящего в помещение. В жаркую погоду они смогут блокировать излишнее тепло, а зимой — наоборот, пропускать его внутрь, снижая энергозатраты как на кондиционирование, так и на отопление.
Конечно, до массового внедрения функциональных материалов такого рода может пройти еще немало лет, но уже сам факт того, что кристаллы научились «дышать» кислородом, как делают это живые организмы, является важным шагом в развитии современных технологий.
