Le celle a combustibile sono una tecnologia energetica chiave del futuro che emerge come fonti di energia rinnovabili e rispettose dell'ambiente. In particolare, celle a combustibile ad ossido solido composte da materiali ceramici possono convertire direttamente combustibili come biomassa, GNL, e GPL all'energia elettrica. I ricercatori di KAIST hanno descritto una nuova tecnica per migliorare la stabilità chimica dei materiali degli elettrodi che può prolungare la durata della vita impiegando quantità minime di metalli.

Il fattore centrale che determina le prestazioni delle celle a combustibile ad ossido solido è il catodo in corrispondenza del quale avviene la reazione di riduzione dell'ossigeno. Convenzionalmente, gli ossidi a struttura perovskite (ABO3) sono utilizzati nei catodi. Però, nonostante le elevate prestazioni degli ossidi di perovskite all'inizio dell'operazione, le prestazioni si degradano con il tempo, limitandone l'uso a lungo termine. In particolare, la condizione di uno stato di ossidazione ad alta temperatura richiesta per il funzionamento del catodo porta ad un fenomeno di segregazione superficiale in cui seconde fasi come l'ossido di stronzio (SrOx) si accumulano sulla superficie degli ossidi, con conseguente diminuzione delle prestazioni degli elettrodi. Il meccanismo dettagliato di questo fenomeno e un modo per inibirlo efficacemente non è stato suggerito.

Utilizzando la chimica computazionale e i dati sperimentali, Il team del professor WooChul Jung presso il Dipartimento di Scienza e ingegneria dei materiali ha osservato che gli stati di compressione locale attorno agli atomi di Sr in un reticolo di elettrodi di perovskite indebolivano la forza del legame Sr-O, che a loro volta promuovono la segregazione dello stronzio. Il team ha identificato i cambiamenti locali nella distribuzione della deformazione nell'ossido di perovskite come la principale causa di segregazione sulla superficie dello stronzio. Sulla base di questi risultati, il team ha drogato diverse dimensioni di metalli negli ossidi per controllare l'entità della deformazione reticolare nel materiale del catodo e ha inibito efficacemente la segregazione dello stronzio.

Il professor Jung ha detto, "Questa tecnologia può essere implementata aggiungendo una piccola quantità di atomi di metallo durante la sintesi del materiale, senza alcun processo aggiuntivo." Ha continuato, "Spero che questa tecnologia sia utile per lo sviluppo di elettrodi di ossido di perovskite ad alta resistenza in futuro".