瑞典成功研發一種新型木質素燃料電池

2020-12-01 OFweek維科網

近日，瑞典林雪平大學研究人員利用樹木中木質素作為原料，成功研發一種新型燃料電池。與以甲醇、乙醇等小分子為燃料的電池不同，此過程不產生二氧化碳，不僅原料綠色環保，而且產物實現了碳的零排放。

木質素（lignin）為植物和藻類重要結構材料，在樹皮或是木材中由為常見，為造紙廠副產物之一，而瑞典林雪坪大學（LiU） 有機電子研究室以此材料開發燃料電池，打造低價環保綠色燃料技術。

當今燃料電池大多以補充氫氣為主，但地球上 96％ 氫都是來自於化石燃料，在生產過程中並沒有達到 100％ 無碳能源。乙醇基和甲醇基等燃料電池也會產生二氧化碳，其電極更是由昂貴又稀少的鉑製成。

而木質素是常見生物聚合物，樹木約 25％ 為木質素，用來讓纖維素纖維緊密聚集使木材更堅固，在紙漿化學製造中，由於纖維素是紙張的理想材料，為了讓兩者分離，木質素會溶解在硫酸鹽或亞硫酸鹽製法中，為造紙廠的副產物之一，因此木質素是個更便宜且容易取得的材料。

木質素由大量碳氫化合物鏈組成，會在工業製造分解成苯二酚（benzenediols），其中苯二酚異變體兒茶酚（catechol）則佔木質素 7％。LiU 有機能源材料研究 Xavier Crispin 教授發現該分子為電池優良燃料。

不過苯二酚是芳香族分子（aromatic molecules），不適合用金屬當成苯二酚燃料電池電極，不然反應會過於複雜。因此研究員改用常見的導電聚合物 PEDOT：PSS 當作電極，該聚合物可同時當作電極和質子導體。 Crispin 表示，對於兒茶酚等苯二酚反應來說，PEDOT：PSS 是理想催化劑，燃料也能被轉化為電，更不會形成二氧化碳。

Crispin 指出，人們採用乙醇等燃料時，通常會聲稱其對氣候與環境影響不大，因為二氧化碳是循環一部分，獲是可利用二氧化碳再製造乙醇。然而現在團隊已開發能生產電力、又不會排放任何二氧化碳的技術，可說是既便宜又環保。

研究也指出，新燃料電池產生的電力與甲醇基、乙醇基燃料電池相同。Crispin 表示，已有效從木質素製造兒茶酚，不過團隊未來仍需要改進和最佳化電池性能。該研究已發布在《Advanced Sustainable Systems》。

來源：科技新報

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