Højtemperatur proton- og blandede ledere til brug i brændselsceller og H2 separationsmembraner

Formålet er at udvikle proton-ledende og blandede proton-elektron ledende keramiske materialer, som er stabile i CO_2-holdige atmosfærer. Materialerne skal have en areal-specifik elektrisk modstand mindre end 0,1 ohm cm2. Materialer med sådanne egenskaber vil indgå i fremtidige energieffektive og miljøvenlige teknologier baseret på hydrogen. Her tænkes primært på brændselscelle-, elektrolyse og gasseparationsteknologier. Materialerne kan også bringes i anvendelse i forbindelse med teknologier baseret på fossile brændsler, hvori CO_2-opsamling skal indgå. Nye kandidat-materialer til ovennævnte formål er fundet blandt sjældne jordarts-niobater, tantalater, og wolframater. Disse materialer er tilstrækkeligt stabile og er for nyligt påvist at have betydelig ledningsevne ved temperaturer under 800 grader C. Projektet involverer systematiske DFT beregninger (density functional theory) for at forudsige protontransportens aktiveringsenergi. Indvirkning af forskellige typer af dopanter vil blive undersøgt. Også andre former for dopning, såkaldt co-doping, heterofase-doping af nanomaterialer og materialer baseret på nano-komposit formuleringer indgår. I sidstnævnte to typer materialer er dopanten placeret i grænsefladen mellem de protonledende partikler/sekundær-fasen. Avancerede krystalstruktur-bestemmelser og modellering vil give indsigt i forholdet mellem de strukturelle og funktionelle egenskaber. Forudsagte kandidatmaterialer fremstilles og afprøves. Projektet tilstræber således en kraftig vekselvirkning mellem de teoretiske og eksperimentelle studier. Risø's væsentligste bidrag vil være inden for det ekseprimentelle vedr. syntes og måling af egenskaber af nye materialer.