陰離子交換膜燃料電池(AEMFC)使用氫發(fā)電，被認為是目前使用的質(zhì)子交換膜燃料電池的替代產(chǎn)品。但是，AEM在堿性條件下存在穩(wěn)定性問題，可以通過交聯(lián)來克服。但是，交聯(lián)劑長度對AEMFC性能的影響尚不十分清楚。現(xiàn)在，韓國科學家已經(jīng)闡明了含氧交聯(lián)劑的這種作用。使用最佳長交聯(lián)劑，他們生產(chǎn)了性能更高的新型AEMFC。

全球正在做出許多努力來用更綠色的替代品替代化石燃料。氫(H 2)是當前備受關注的有前途的選擇。它可以用于燃料電池中的發(fā)電，其中水是唯一的副產(chǎn)物。然而，該技術尚未完全商業(yè)化，因為被廣泛研究的質(zhì)子交換膜燃料電池存在高成本和穩(wěn)定性問題。

相反，陰離子交換膜(AEM)燃料電池使用便宜的催化劑，并且可以提供出色的性能。在這些細胞中，氫氧根離子(OH - )是通過使用一個聚合物主鏈和離子導電基團構(gòu)成的聚合物電解質(zhì)的循環(huán)，而不是質(zhì)子。改善這種電解質(zhì)性能的一種方法是通過分子側(cè)鏈使聚合物單元物理或化學交聯(lián)。

盡管含氧的交聯(lián)劑由于其親水性或?qū)λ挠H和性而改善了AEM的穩(wěn)定性和離子電導率，但尚未詳細了解定義氧原子數(shù)的交聯(lián)劑長度的影響。

為了更深入地了解這一問題，仁川國立大學的科學家最近進行了一項研究，他們準備了帶有銨離子導電基團的長AEM聚合物，并使用各種長度的含環(huán)氧乙烷的交聯(lián)劑將這些分子結(jié)合在一起。通過各種各樣的實驗中，他們比較了其機械和熱性能，保水能力，OH方面不同交聯(lián)劑長度的AEM -離子傳導性，形態(tài)和穩(wěn)定性。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《膜科學雜志》上，這是高分子科學領域的頂級期刊。

實驗幫助科學家闡明了過長的交聯(lián)劑長度最終會降低AEM性能的機制。主持這項研究的Tae-Hyun Kim教授解釋說：“盡管很容易預測含氧的交聯(lián)劑會增加親水性并可能導致更好的離子電導率，但我們的結(jié)果表明，大量重復的氧單元會增加所得材料的結(jié)晶度或有序度。反過來，這實際上降低了親水性，并最終損害了AEM的許多物理化學性質(zhì)。”

在確定了其交聯(lián)劑的最佳長度后，研究人員制備了AEM燃料電池，發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的性能明顯優(yōu)于使用不含含氧交聯(lián)劑的AEM時的性能。金教授對結(jié)果感到興奮，他說：“我們研究的主要收獲是，將具有高水親和力的分子(例如環(huán)氧乙烷)添加到最佳長度的交聯(lián)劑中，是改善AEM的基本性能及其在AEM中的性能的有效策略。實際的燃料電池。”

盡管在將AEM燃料電池有效地應用于實踐和商業(yè)化之前仍有改進的余地，但這項研究朝著下一代生態(tài)友好型能源的普及邁出了進一步的一步。