NIEUWE KERAMISCHE ZUURSTOFZEEF WERKT BIJ LAGE TEMPERATUUR

Scheikundigen van de Université du Maine in Le Mans hebben een nieuwe verbinding ontdekt waarmee op een snelle en efficiënte manier zuurstof uit de lucht kan worden gehaald. Dit keramische materiaal is niet alleen een geleider voor elektrische stroom, maar laat ook zuurstof door, onder uitsluiting van alle andere moleculen. Dit soort materialen is potentieel van groot technologisch belang, maar ze werken pas goed bij hoge temperaturen. Dat levert praktische problemen op die toepassing op grote schaal vooralsnog in de weg hebben gestaan. Het door de Fransen ontdekte materiaal werkt echter al bij de relatief lage temperatuur van circa 800 graden Celsius en dat moet volgens de onderzoekers zelfs nog een stuk lager kunnen (Nature, 20 april).

Dat dit soort keramische materialen specifiek zuurstof doorlaat is een gevolg van de aanwezigheid van lege plekken in hun kristalrooster, waar bijvoorbeeld een geladen zuurstofatoom precies in past. Daardoor krijgen zuurstofatomen van buiten de gelegenheid de vaste stof binnen te dringen, en er zelfs doorheen te glippen, springend van de ene lege plaats naar de andere. Het meest toegepaste materiaal is een verbinding die bekend staat als YSZ, maar om dit bij 800 graden goed te laten werken mag het niet dikker zijn dan zo'n tienduizendste millimeter. De nu ontdekte verbinding van de metalen lanthaan en molybdeen met zuurstof is wat dat betreft nog niet veel beter. Belangrijk is wel dat een heel nieuwe klasse van dit soort materialen is ontdekt, met een structuur die perspectief biedt om de eigenschappen nog verder te verbeteren, bijvoorbeeld door substitutie van andere metalen.

Deze keramische materialen hebben zeer uiteenlopende toepassingen. Bijvoorbeeld worden ze gebruikt om zuurstof uit de lucht te halen, die vervolgens in allerlei industriële verbrandingsprocessen wordt gebruikt. Ook brandstofcellen kunnen ervan profiteren.