日本科学家研发出支持下一代燃料电池的新型陶瓷材料

摘要：

研究团队发现了陶瓷材料（Ba₇Nb₄MoO₂₀），吸入水分后，其内部氧化物离子（O²⁻）的迁移会变得更加活跃

阐明了Ba₇Nb₄MoO₂₀通过吸收水蒸气，加快氧化物离子（O²⁻）移动速度、从而提升导电性的作用机制

大幅推动了离子导体的研发进程，该材料对燃料电池、水蒸气电解槽等清洁能源技术至关重要

燃料电池与水蒸气电解槽的效率提升，有望为实现碳中和社会及推进联合国可持续发展目标（SDGs）作出重要贡献。而掌握这一目标关键的，是氧化物离子（O²⁻）导体、质子（H⁺）导体，以及能够同时传输O²⁻与H⁺的氧化物离子-质子混合（双离子）导体的研发工作。

为提升这类材料的性能，必须调查氧化物离子与质子的传导比例，并从原子层面理解其“传导机制”，这一过程至关重要。

【概述说明】

东京科学大学理学院化学系的八岛正知教授、作田祐一特别助教（现任熊本大学产业纳米材料研究所助教）、巾崎润子研究员等人组成的研究团队，与九州大学碳中和能源国际研究所的松本广重教授团队、以及英国帝国理工学院材料系的斯蒂芬?斯金纳（SKINNERStephen）教授团队开展国际联合研究，成功揭示了一种具备特殊功能的陶瓷材料的作用机制?——该材料通过吸收水蒸气，可使内部氧化物离子（O²⁻）更易移动。具体而言，研究团队发现了“材料与水蒸气发生反应（即水合反应）后，氧化物离子迁移性提升”的现象，并从原子层面阐明了这一机制。该成果有望为燃料电池、水蒸气电解槽等设备的效率提升提供助力，堪称推动碳中和社会实现及助力可持续发展目标（SDGs）的重要一步。

该研究成果已于2025年7月18日（伦敦时间）以电子版形式发表于材料化学领域国际学术期刊《JournalofMaterialsChemistryA》，并入选该期刊具有极高科学意义、创新性及关注度的“热点论文”（HOTPapers）。

【未来发展方向】

未来，该研究团队将基于本次阐明的?“水合反应与离子扩散的关联”?机制，致力于研发并优化性能更优异的双离子导体。此外，通过将本次研究获得的见解拓展应用至其他材料体系，有望为下一代燃料电池、电解槽及传感器等设备提供更多元的材料选择，推动该技术在更广泛领域的应用。