JAIST成功测量阴离子导电聚合物薄膜中的氢氧电导率有望推动氢能社会发展

17 05月 2021

2021-05-17 11:18

随着全球加快脱碳脚步，燃料电池有潜力提供比传统发电系统更高的电效率。比起质子交换膜燃料电池，阴离子交换膜燃料电池具有不需要使用贵金属催化剂的优势。开发这种新一代燃料电池的挑战之一是，如何搞清楚电极催化剂周围离子导电聚合物中的氢氧离子电导率。研究电极界面处氢氧离子电导率的困难在于，氢氧离子是一种载体，很容易与空气中的二氧化碳发生反应。为了解决这一问题，研究人员对所有测量设备进行了改良，以避免样品与空气接触。

据外媒报道，日本高级科学技术研究院（JAIST）的研究人员在不将薄膜样品暴露于空气的情况下，精确测量出样品中的氢氧离子电导率和含水量。通过合成芴基阳离子聚合物，并制备Br-和OH-样品作为平衡阴离子进行比较。结果表明，270nm厚的含氢氧离子薄膜，表现出高达0.05 S cm-1的氢氧离子电导率。如图所示，这一离子电导率是含Br-离子薄膜的两倍多。

令人惊讶的是，结果表明，薄膜样品中的氢氧离子导电率，可与厚膜样品的电导率相媲美。这与以往质子导电聚合物的报道结果似乎有所不同。

该院副教授Yuki Nagao表示：“深入了解相关性质及其对氢氧离子电导率的影响，对于明确氢氧离子导电机制和提升燃料电池的性能，具有重要意义。”这一新发现有望推动氢能社会发展。