革命性的氢燃料电池：新的离子材料大大提高效率

　　

　　

　　研究人员利用金属有机骨架(MOFs)开发出固体电解质材料，在氢燃料电池技术上取得了突破性进展。这种方法显著提高了氢离子的导电性。该团队在mof中创新性地使用了低酸度客体分子，从而使材料具有高导电性和耐用性。这一进展有望提高氢燃料电池的效率，为可持续能源解决方案做出贡献。

　　作为环境友好型新能源备受关注的氢燃料电池的效率提高方面，UNIST研究组取得了重大突破。

　　由UNIST化学系教授Myoung Soo Lah领导的团队成功开发了利用金属有机框架(mof)的固体电解质材料。这种创新的方法显著提高了氢燃料电池固体电解质中氢离子的导电性。此外，研究小组引入了具有低酸度的客体分子，这标志着用于此目的的中间体的开创性成就。通过实施一种新颖的方法，增加MOF孔内客体分子的数量，他们实现了氢离子电导率的提高。

　　氢燃料电池和目前的限制

　　氢燃料电池是将氢氧反应产生的化学能直接转化为电能的高效环保发电装置。目前，质子交换膜燃料电池主要使用Nafion作为电解质材料，因为它具有热、机械和化学稳定性以及高氢离子导电性。然而，这些系统面临着工作温度范围的限制，并且对其性能增强机制缺乏明确的了解。

　　研究小组将注意力转向了作为潜在替代品的mof。mof是由有机配体相互连接的金属团簇组成的材料，形成多孔结构。mof具有优异的化学和热稳定性，最近在燃料电池应用中引起了相当大的兴趣。此外，当生成mof时，mof具有不同大小的孔，可以通过这些通道引入客体分子来开发具有高氢离子电导率的材料。

　　开创性的方法和结果

　　在这项由Myoung Soo Lah教授领导的UNIST研究小组进行的研究中，两性离子氨基酸是一种具有正电荷和负电荷的低酸度两性离子物质，作为guest分子引入到MOF-808和MIL-101两种类型的mof中。氨基磺酸是一种客体分子，具有多种形式的氢键能力，是氢离子转移的有效介质。通过增加mof孔隙中氨基甲酸的含量，该团队成功开发出具有高氢离子导电性的材料(达到10-1 sc -1或更高的水平)。此外，这些材料表现出显著的耐久性，因为它们在很长一段时间内保持氢离子的导电性。

　　该研究结果对通过利用金属有机框架来提高氢燃料电池的效率和性能具有巨大的希望。这一突破有助于加快实现可持续能源解决方案的进程，与全球脱碳努力保持一致。

　　参考文献:Amitosh Sharma, Jaewoong Lim, Seonghwan Lee, Seungwan Han, Junmo Seong, Seung Bin Baek和Myoung Soo Lah, 2023年5月9日，Angewandte化学国际版。DOI: 10.1002 / anie.202302376

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