来源：京都大学 Kyoto University
日本集成电池材料科学研究所（iCeMS）的科学家们正在领导合成更强大、更高效的氢燃料电池膜材料的工作。目前市场上大多数燃料电池都采用液膜。一种新的配位聚合物玻璃膜，发表在《化学科学》杂志上，其工作原理与液体膜一样，增加了强度和柔韧性。
氢燃料电池是由氢和氧来发电的，水是其唯一的副产品。这些燃料电池含有“质子传导膜”，有助于分离氢的正负粒子、质子和电子，这一过程最终会产生电能。
质子需要很容易地穿过这些膜才能有效地进行这一过程。目前的质子导电膜是由液体制成的，在干燥条件下不能有效地工作，这使得质子导电膜的制备复杂而昂贵。科学家们正在寻找制造固体膜的方法，这种膜由无水电解质制成，与液态电解质相比具有更好的机械和热稳定性，但也具有成本效益，并且仍然能很好地传导质子。
“我们的配位聚合物玻璃比最近报道的离子液体和晶体配位聚合物表现更好，”京都大学集成细胞材料科学研究所（iCeMS）的材料科学家Satoshi Horike说，他领导了这项研究。
新开发的玻璃聚合物膜。图片：京都大学iCeMS
Horike，Tomohiro Ogawa和日本的同事通过将“质子离子液体”与锌离子混合来制备配位聚合物玻璃膜。质子离子液体是由酸和碱混合而成的液体盐。研究小组使用了一种叫做二乙基甲基磷酸二氢铵的质子离子液体。在这种液体中加入锌，形成了一种固体的、有弹性的聚合物玻璃。
配位聚合物玻璃的分子结构有助于质子在120°C的干燥条件下通过配位聚合物玻璃的运动。当在氢燃料电池中测试时，配位聚合物玻璃产生的高压（0.96伏）完全在典型聚合物电解质膜的范围内。其功率输出也与常用的Nafion膜相似。
小川认为他们的发现为在燃料电池应用中使用玻璃聚合物提供了一个有趣的方法。该小组计划继续他们的工作，以期实现燃料电池膜具有更高的性能和长期稳定性。
更多信息：Tomohro Ogawa等人，《质子离子液体配位聚合物玻璃：作为电解质的质子导电性和机械性能》，化学科学（2020）。DOI: 10.1039/d0sc01737j
期刊信息：《化学科学》Chemical Science
原文网址：https://phys.org/news/2020-05-polymer-glass-solid-hydrogen-fuel.html
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