氢化铈氧化物在中间温度范围的高质子导电性：作为混合离子-电子导体的潜在应用
材料科学
2025-07-10 v1 无序系统与神经网络
摘要
氢化铈氧化物（HxWO3）因其在室温附近的混合质子-电子导电性而备受关注，广泛用于电致色和气致色应用。然而，其在 elevated 温度下，尤其是中间温度范围（200-500°C）的质子传输特性尚未探索。本研究聚焦于HxWO3的质子传输行为，特别是其作为中间温度电化学应用中混合离子-电子导体（MIEC）的潜力。通过采用导电磷酸玻璃作为电子阻挡电极，我们选择性地测量了烧结HxWO3的部分质子导电性。氢化处理的烧结WO3球粒子在表面优先发生，形成约500微米厚的氢富集区域。该区域达到x=0.24的配分，表现出在275°C时超过 S/cm的质子导电性，显著高于当前最先进的钙钛矿质子导体。阻抗谱揭示了质子传输的独特特征，包括同位素效应。质子扩散系数为H0.0001TiO2的100-1000倍，后者通过氢溶解表现出混合质子-电子导电性。H0.24WO3更大的质子扩散系数表明大极子形成促进了质子的迁移性。这些发现拓展了HxWO3在中间温度范围内作为MIEC的新功能，为下一代氢能转换系统的开发铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2507.06488,
title = {High Proton Conductivity of HxWO3 at Intermediate Temperatures: Unlocking Its Application as a Mixed Ionic-Electronic Conductor},
author = {Rantaro Matsuo and Tomoyuki Yamasaki and Takahisa Omata},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.06488},
year = {2025}
}