Le Journal des alliages et des composés a publié un article coécrit par l'Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry (la branche de l'Oural de l'Académie des sciences de Russie), le Centre international de physique de Donostia, et l'Institut d'électronique et de mathématiques HSE Tikhonov de Moscou sur les caractéristiques des oxydes de pérovskite double cubique. À ce jour, les mesures expérimentales des caractéristiques des minéraux n'ont pas correspondu aux résultats de la modélisation théorique. C'est la première fois que des chercheurs se sont donné pour mission d'expliquer cette disparité. Les données obtenues permettront aux chercheurs d'améliorer les technologies des piles à combustible à basse température, l'une des principales alternatives aux sources d'électricité actuelles.

Les chercheurs soutiennent de plus en plus l'utilisation de piles à combustible au lieu de batteries galvaniques plus largement connues. Les batteries typiques contiennent des quantités limitées de substances utilisées pour produire de l'électricité - une fois que la batterie n'a plus de carburant, il cesse de fonctionner. Dans les piles à combustible, le carburant hydrogène se mélange à l'oxygène pour produire de l'électricité, Chauffer, et de l'eau, le carburant étant alimenté de l'extérieur et l'oxygène prélevé dans l'air. Cela signifie que de telles batteries peuvent fonctionner tant qu'elles ont une alimentation électrique stable. Le seul sous-produit du processus est l'eau, ce qui fait des cellules une alternative écologique aux batteries au manganèse ou au zinc, dont il faut se débarrasser en fin de vie.

Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) sont une technologie de plus en plus prometteuse. Les cellules utilisent un matériau céramique (tel que le dioxyde de zirconium) comme électrolyte, un milieu entre les électrodes chargées positivement et négativement. Les avantages des piles à combustible à oxyde solide comprennent un rendement élevé, fiabilité, la capacité d'être alimenté par différents types de carburant, et un coût relativement bas.

De plus, contrairement à d'autres types de piles à combustible, Les SOFC n'ont pas nécessairement besoin d'être plates avec un électrolyte entre les électrodes. Ils peuvent prendre différentes formes, tels que des tubes à travers lesquels l'air ou le carburant s'écoule à travers le côté intérieur, avec un autre gaz circulant le long du côté extérieur.

Les piles à combustible à oxyde solide présentent également un inconvénient majeur :elles nécessitent des températures élevées (environ 500 à 1 000 °C) pour entretenir les réactions chimiques nécessaires. Des catalyseurs au platine coûteux sont nécessaires pour utiliser les SOFC à des températures plus basses, ce qui augmente énormément le coût des piles à combustible.

Pour cette raison, de nombreux chercheurs ont cherché des moyens de réduire les températures de fonctionnement des piles à combustible à oxyde solide sans compromettre l'efficacité de leur production d'électricité. Les domaines de recherche dans le domaine comprennent la recherche de catalyseurs hautement actifs pour les réactions requises, le développement de techniques de synthèse de composants SOFC, et la création de matériaux efficaces pour les électrodes.

Des chercheurs ont proposé d'utiliser des minéraux de type pérovskite comme électrolytes avec les propriétés requises pour une application industrielle. Les pérovskites sont une classe de minéraux composés de deux ions chargés négativement et d'un ion chargé positivement attachés l'un à l'autre. Les auteurs ont proposé d'utiliser un oxyde complexe de molybdates de structure double pérovskite A 2 MeMoO 6 , où A représente le calcium, strontium, ou baryum, et Me représente les métaux 3d ou le magnésium.

Les compositions dans lesquelles A =strontium et Me =magnésium ou nickel ont été identifiées comme les plus prometteuses. Ces oxydes présentent une bonne conductivité électrique en conditions réductrices, ainsi qu'une tolérance aux impuretés de soufre et d'oxyde de carbone dans le gaz combustible.

Malgré leur attrait d'un point de vue pratique, les propriétés des doubles oxydes de molybdène de type pérovskite tels que Sr 2 mg 1−x Ni X Meuglement 6 ne sont pas entièrement compris. Les mesures expérimentales des propriétés des substances diffèrent des prédictions théoriques dérivées de la modélisation informatique, qui sont eux-mêmes très dépendants des hypothèses initiales et du code logiciel utilisé.

Les auteurs de l'article ont fait la première tentative de combiner la modélisation informatique du spectre électronique de la substance avec des données expérimentales sur la façon dont Sr 2 mg 1 fois Ni X Meuglement 6 conduit le courant électrique. Les résultats confirment la nature semi-conductrice de Sr 2 mg 1 fois NixMoO 6 conductivité. Comme dans les métaux, le mouvement des particules chargées dans les semi-conducteurs génère un courant électrique. Cependant, dans les métaux, la présence d'électrons libres est due à la structure de la substance et aux liaisons électroniques dans les atomes, alors que la présence de porteurs de charge dans les semi-conducteurs est déterminée par de nombreux facteurs, dont les plus importants sont la pureté et la température du semi-conducteur.

Les chercheurs s'accordent à dire que les semi-conducteurs peuvent être utilisés efficacement comme électrolytes dans les piles à combustible grâce à leurs bonnes caractéristiques électrochimiques et à leur conductivité ionique élevée. Ils pensent que d'autres études sur les oxydes de type pérovskite double offriront de nouvelles opportunités d'utiliser ce matériau prometteur dans diverses technologies énergétiques.