創新MOF材料提高氫燃料電池效率

據報道，韓國蔚山科學技術院（UNIST）研究人員在提高氫燃料電池效率方面取得突破性進展。氫燃料電池作為環保的新一代能源備受關注。UNIST研究人員成功開發了金屬有機框架（MOF）的固體電解質材料，顯著提高了氫燃料電池固體電解質中氫離子的導電性。此外，研究人員利用具有低酸度的客體分子，通過技術創新增加MOF孔內客體分子數量，實現了氫離子電導率的提高。氫燃料電池是將氫氧反應產生的化學能直接轉化為電能的高效環保發電裝置。目前，質子交換膜燃料電池主要使用Nafion作為電解質材料，Nafion具有熱、機械和化學穩定性以及高氫離子導電性。然而，質子交換膜燃料電池面臨著工作溫度范圍的限制，并且對其性能增強機制缺乏明確了解。

研究人員使用了Nafion的潛在替代品MOF。MOF是由有機配體相互連接的金屬團簇組成的材料，形成多孔結構，具有優異的化學和熱穩定性。此外，當生成MOF時，MOF具有不同大小的孔，可以通過孔徑引入客體分子開發具有高氫離子電導率的材料。研究人員將兩性離子氨基酸（一種具有正負電荷的低酸度兩性離子物質）作為客體分子引入兩種MOF，即MOF-808和MIL-101。氨基磺酸是一種客體分子，具有多種形式的氫鍵能力，是氫離子轉移的有效介質。通過增加MOF孔隙中氨基甲酸的含量，研究人員成功開發出具有高氫離子導電性的材料（達到1×10-1S/cm以上）。此外，該材料表現出顯著的耐久性，在較長時間內保持氫離子的導電性。