Onderzoekers van het Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) en het Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Wetenschapsacademie, hebben met succes een universeel synthetisch ontwerp tot stand gebracht met behulp van poreuze organische polymeren (POP's) voor brandstofcelelektrolyten, volgens een populair artikel van de redacteur dat in het tijdschrift is gepubliceerd Materialen Chemie Grenzen .

De ontwikkeling van nieuwe materialen voor kosteneffectieve technologieën is dringend en noodzakelijk om een ​​ecologisch duurzame samenleving tot stand te brengen. Polymeer-elektrolyt-brandstofcellen hebben hoge verwachtingen van een schoon energiesysteem dat de bescherming van het milieu kan ondersteunen. Ze moeten een waterstofmolecuul kunnen splitsen in positief geladen protonen en negatief geladen elektronen. Voor dit doeleinde, polymere materialen met een hoge protongeleidbaarheid zijn nodig. Elektronen gaan niet door het materiaal, alleen protonen passeren, zodat ze als elektriciteit kunnen worden gewonnen.

Onderzoek heeft aangetoond dat eenvoudige, universeel, en kosteneffectieve synthetische strategie voor het verkrijgen van zeer protongeleidende POP's zoals weergegeven in Schema 1. Ze vertonen een uitstekende protongeleidbaarheid van 10 ^-2 tot 10 ^-1 S cm ^-1 .

I"n het onderzoek tot nu toe, er waren verschillende problemen:de synthetische methode met POP's was ingewikkeld en het skelet was beperkt. Om de synthetische strategie universeel voor praktische toepassingen vast te stellen, we waren in staat om verschillende skeletten als POP's uit te proberen en hebben de synthetische methode vastgesteld die van toepassing is op bijna alle op aromaten gebaseerde materialen, " zegt materiaalwetenschapper Yuki Nagao van JAIST, die al jaren protongeleidende materialen onderzoekt.

De onderzoekers verdeelden de synthetische stappen in twee stappen. Eerst, een poreus organisch polymeer werd gesynthetiseerd. Tweede, er werd een post-sulfoneringsstrategie aangenomen die vervolgens sulfonzuurgroepen door de poriën introduceerde. De katalysator die tijdens de synthese wordt gebruikt, veroorzaakt verslechtering van het materiaal tijdens de werking van de brandstofcel, maar het kan ook worden verwijderd door de poriën te gebruiken. De opmerkelijke geleidbaarheid van S-POP-TPM werd vastgelegd op 2,7 × 10 ^-2 en 1,0 × 10 ^-1 S cm ^-1 onder 25 en 80 °C bij 95% RV, respectievelijk.

"De resultaten van deze studie geven aan dat de structuur van gesulfoneerde POP's een eenvoudig en universeel middel biedt voor het ontwikkelen van structureel ontwerp voor sterk proton-geleidende materialen, " legt Zhongping Li uit, wie is de eerste auteur van dit werk. Het werk is een stap voorwaarts in de richting van een waterstofmaatschappij.