"Принцип работы обычных металл-ионных аккумуляторов и ТОТЭ очень схож. И там, и там используются проводящие кристаллические неорганические материалы. Только в аккумуляторах их проводимость достигается с помощью диффузии катионов (для большинства аккумуляторов это литий), а в ТОТЭ - диффузии кислород-аниона. Но, в отличие от аккумуляторов, работающих в условиях окружающей нас среды, в ТОТЭ этот процесс возможен только при высоких температурах", - поясняет доцент кафедры "Общая и неорганическая химия" Самарского политеха Елизавета Морхова.

Команда ученых провела подробное исследование потенциально подходящих для ТОТЭ материалов с высокой кислород-ионной проводимостью. Например, измеряли проводимость при разных давлениях и в широком температурном диапазоне (от 400 до 900 градусов Цельсия) как в сухой, так и во влажной атмосфере воздуха.

"То, что оксид висмута обладает одним из самых высоких показателем проводимости, стало известно еще в 1970 году. Однако его проводимость начинает проявляться при температурах от 730 градусов Цельсия, когда стабильной начинает быть его проводящая структурная модификация - рассказывает Морхова. - Более 20 лет назад были синтезированы материалы на основе смеси бинарных оксидов висмута и лантоноидов, так называемых фаз Ватанабе. Все они сохраняют проводящую структуру при более низких температурах".

Материалы показали термическую и химическую стабильность и во всех температурных режимах. Кроме того, ученые выяснили, что в образцах присутствует смешанная электрон-ионная проводимость, величина которой достигала высоких значений уже при температурах ниже 800°C.