?。▓D片來源:phys.org)
據(jù)外媒報(bào)道,日本高級科學(xué)技術(shù)研究所(JAIST)和中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究人員,成功開發(fā)一種通用的合成設(shè)計(jì),將多孔有機(jī)聚合物(POP)用于燃料電池電解質(zhì)。
開發(fā)具有成本效益的新材料,是實(shí)現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。為了保護(hù)環(huán)境,清潔的能源系統(tǒng)必不可少,其中聚合物電解質(zhì)燃料電池備受關(guān)注,這種電池必須能夠把一個(gè)氫分子分解成帶正電荷的質(zhì)子和帶負(fù)電荷的電子。為此,需要具有高質(zhì)子導(dǎo)電性的高分子材料,只讓質(zhì)子通過材料,不讓電子通過,從而產(chǎn)生電流。
如圖中方案1所示,研究表明,這種合成方法簡單、通用、成本效益高,可獲得高質(zhì)子導(dǎo)電性的POP聚合物。它們表現(xiàn)出10-2 ~ 10-1 S/ cm的優(yōu)良質(zhì)子電導(dǎo)率。
JAIST材料科學(xué)家Yuki Nagao表示:“目前的研究存在若干問題,比如POP聚合物的合成方法復(fù)雜、骨架有限等。為了開發(fā)適于實(shí)際應(yīng)用的通用合成策略,我們嘗試用各種骨架作為POP聚合物,并推出幾乎適用于所有芳烴基材料的合成方法?!?/p>
研究人員將合成步驟分為兩步。首先,合成一種POP聚合物。然后,采用后磺化方法,通過孔隙引入磺酸基。合成時(shí)使用的催化劑,在燃料電池運(yùn)行過程中會導(dǎo)致材料退化,但是通過孔隙可以去除。在95% RH和溫度分別25℃和80℃的條件下,S-POP-TPM表現(xiàn)出卓越的電導(dǎo)率,分別為2.7×10-2 S/cm和1.0×10-1 S/cm。
主要研究人員Zhongping Li表示:“研究結(jié)果表明,磺化POP聚合物的結(jié)構(gòu),為開發(fā)高質(zhì)子導(dǎo)電材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提供了一種簡單而普遍的方法?!边@項(xiàng)工作意味著我們向氫動力社會邁進(jìn)了一步。