Introductie

Protongeleidende membranen (PCM's) zijn een belangrijk onderdeel van veel groene technologieën, zoals brandstofcellen en elektrolyzers. Deze apparaten gebruiken waterstof als schone brandstof en PCM's worden gebruikt om protonen tussen de waterstofelektroden te geleiden. De huidige PCM's zijn echter gebaseerd op geperfluoreerde polymeren, die duur zijn en een beperkte stabiliteit hebben.

Atomair dunne mineralen bieden een veelbelovend alternatief voor geperfluoreerde polymeren voor PCM's. Deze mineralen zijn samengesteld uit een enkele laag atomen en hebben een aantal voordelen ten opzichte van traditionele materialen, waaronder een hoge protongeleiding, mechanische sterkte en chemische stabiliteit.

Recente voortgang

De afgelopen jaren is er aanzienlijke vooruitgang geboekt bij de ontwikkeling van atomair dunne minerale PCM's. Onderzoekers hebben een verscheidenheid aan materialen onderzocht, waaronder grafeen, hexagonaal boornitride en overgangsmetaaldichalcogeniden. Deze materialen hebben een veelbelovende protongeleiding laten zien en zijn compatibel met een verscheidenheid aan fabricageprocessen.

Uit een recent onderzoek van onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology is bijvoorbeeld gebleken dat grafeenoxide kan worden gebruikt om een ​​PCM te maken met een protongeleidingsvermogen van 10-1 S/cm. Dit is vergelijkbaar met de protongeleiding van geperfluoreerde polymeren. Het grafeenoxide PCM is ook stabiel in zure omgevingen, waardoor het een veelbelovende kandidaat is voor brandstofceltoepassingen.

Uitdagingen

Ondanks de vooruitgang die is geboekt, zijn er nog steeds een aantal uitdagingen die moeten worden overwonnen voordat atomair dunne minerale PCM's op de markt kunnen worden gebracht. Een uitdaging zijn de hoge kosten van deze materialen. Een andere uitdaging is de moeilijkheid om deze materialen tot dunne films te vervaardigen.

Vooruitzichten

De ontwikkeling van atomair dunne minerale PCM's is een veelbelovend onderzoeksgebied. Deze materialen hebben het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in groene technologieën, zoals brandstofcellen en elektrolyzers. Met voortgezet onderzoek is het waarschijnlijk dat atomair dunne minerale PCM's in de nabije toekomst werkelijkheid zullen worden.

Toepassingen

Atomair dunne minerale PCM's hebben een breed scala aan potentiële toepassingen in groene technologieën. Enkele van de meest veelbelovende toepassingen zijn onder meer:

* Brandstofcellen: Atomair dunne minerale PCM's zouden kunnen worden gebruikt ter vervanging van de geperfluoreerde polymeren die momenteel in brandstofcellen worden gebruikt. Dit zou de kosten verlagen en de duurzaamheid van brandstofcellen verbeteren.

* Elektrolyzers: Atomair dunne minerale PCM's zouden kunnen worden gebruikt ter vervanging van de geperfluoreerde polymeren die momenteel in elektrolyzers worden gebruikt. Dit zou elektrolyzers efficiënter en goedkoper maken.

* Waterstofopslag: Atomair dunne minerale PCM's kunnen worden gebruikt om waterstof op te slaan voor gebruik in brandstofcellen en andere apparaten. Dit zou de ontwikkeling van voertuigen op waterstof en andere apparaten mogelijk maken.

Conclusie

Atomair dunne minerale PCM's zijn een veelbelovend alternatief voor geperfluoreerde polymeren voor een verscheidenheid aan groene technologieën. Deze materialen hebben het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in brandstofcellen, elektrolyzers en waterstofopslag. Met voortgezet onderzoek is het waarschijnlijk dat atomair dunne minerale PCM's in de nabije toekomst werkelijkheid zullen worden.