Ibland måste man stanna upp och fråga sig vad som är intressant med det man forskar på. Ibland ställer man frågan för att påminna sig själv och ibland måste man förklara det för andra - i inledningen på en artikel eller avhandling, till exempel. Jag har under en längre tid varit sysselsatt med att skriva på en artikel och har dessutom börjat skriva på min licentiatuppsats (licentiat = halvvägs till doktor) så jag borde veta vad det är som är intressant med bariumzirkonat. Nu ska vi se om jag kan skriva ner det här också.
Bariumzirkonat är framför allt intressant för att man tror att man ska kunna använda det som elektrolyt i bränsleceller. En bränslecell omvandlar den kemiska energin i ett bränsle (oftast vätgas) till elektrisk energi. Mer exakt så kommer vätgasen till anoden, där den delas upp i elektroner och atomkärnor som i fallet väte består av en enda proton. Elektronen färdas sedan genom en elektrisk krets, där den exempelvis kan driva en elmotor, till katoden. Där reducerar den syrgas till syrejoner. Vad som händer sedan beror lite på vilken sorts elektrolyt man använder. Om bränslecellen innehåller en protonledande elektolyt (som till exempel NAFION) kommer protonerna att ha färdats genom elektrolyten medan elektronerna gick genom kretsen. Då kan elektroner och protoner förenas med syre på katodsidan och försvinna iväg i form av vatten. Använder man istället en syrejonledare som yttrium-stabiliserad zirkoniumdioxid så vandrar syrejonerna istället över till anodsidan och förenas med protonerna där. Slutprodukten är även här vatten.
Så långt är allt väl... Problemet (eller ett av problemen) är temperaturen. NAFION och besläktade material fungerar bara under 100 grader Celsius eftersom de måste innehålla flytande vatten, vilket begränsar cellernas effektivitet. Syrejonledarna har bara tillräckligt hög ledningsförmåga över 800 grader Celsius, vilket är lite väl varmt att ha i exempelvis en bil. Den idealiska temperaturen ligger nånstans däremellan, i spannet 100-500 grader. Att bariumzirkonat är intressant beror på att materialet har potential att kunna leda protoner från anoden till katoden vid en lagom temperatur. Det finns dock en liten hake: Ledningsförmågan är bara tillräckligt bra där materialets struktur är nästan perfekt. I ett verkligt material är inte strukturen perfekt och framför allt vimlar det av så kallade kongränser, eller områden där kristallstrukturen byter riktning. De minskar protonledningsförmågan ganska kraftigt, och man vet inte riktigt varför - men vi försöker ta reda på det.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar