中日科學家開發通用方法 利用POP製備燃料電池電解質

2020-12-04 蓋世汽車資訊

（圖片來源：phys.org）

蓋世汽車訊 據外媒報導，日本高級科學技術研究所（JAIST）和中國科學院大連化學物理研究所的研究人員，成功開發一種通用的合成設計，將多孔有機聚合物（POP）用於燃料電池電解質。

開發具有成本效益的新材料，是實現社會可持續發展的迫切需要。為了保護環境，清潔的能源系統必不可少，其中聚合物電解質燃料電池備受關注，這種電池必須能夠把一個氫分子分解成帶正電荷的質子和帶負電荷的電子。為此，需要具有高質子導電性的高分子材料，只讓質子通過材料，不讓電子通過，從而產生電流。

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，可獲得高質子導電性的POP聚合物。它們表現出10-2 ~ 10-1 S/ cm的優良質子電導率。

JAIST材料科學家Yuki Nagao表示：「目前的研究存在若干問題，比如POP聚合物的合成方法複雜、骨架有限等。為了開發適於實際應用的通用合成策略，我們嘗試用各種骨架作為POP聚合物，並推出幾乎適用於所有芳烴基材料的合成方法。」

研究人員將合成步驟分為兩步。首先，合成一種POP聚合物。然後，採用後磺化方法，通過孔隙引入磺酸基。合成時使用的催化劑，在燃料電池運行過程中會導致材料退化，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表現出卓越的電導率，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：「研究結果表明，磺化POP聚合物的結構，為開發高質子導電材料結構設計，提供了一種簡單而普遍的方法。」這項工作意味著我們向氫動力社會邁進了一步。

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