Nuovi materiali ionici aumentano l’efficienza delle celle a combustibile a idrogeno

Nuovi materiali ionici aumentano l’efficienza delle celle a combustibile a idrogeno

Un team di ricercatori dell’UNIST ha compiuto progressi rivoluzionari nel miglioramento dell’efficienza delle celle a combustibile a idrogeno, che stanno ricevendo un’attenzione significativa come fonti energetiche di prossima generazione rispettose dell’ambiente.

Guidato dal professor Myung-Soo Lah del Dipartimento di Chimica dell’UNIST, il team ha sviluppato con successo elettroliti solidi utilizzando… MOF (quadri MOF). Questo approccio innovativo migliora notevolmente… Consegna A idrogeno Ioni all’interno dell’elettrolita solido utilizzato nelle celle a combustibile a idrogeno.

Inoltre, il gruppo di ricerca ha introdotto molecole ospiti a basso pH, che rappresentano un risultato pionieristico tra i mediatori utilizzati a questo scopo. Applicando una nuova metodologia che aumenta il numero di molecole ospiti all’interno dei pori del MOF, sono riusciti a migliorare il rilascio di ioni idrogeno.

Le celle a combustibile a idrogeno sono dispositivi di generazione di energia a conversione diretta altamente efficienti ed ecologici Energia chimica L’energia elettrica deriva dalle interazioni tra idrogeno e ossigeno. Attualmente, le celle a combustibile con membrana a scambio protonico utilizzano principalmente Nafion come materiale elettrolitico grazie alla sua stabilità termica, meccanica e chimica insieme all’elevata conduttività degli ioni idrogeno.

Tuttavia, questi sistemi devono affrontare limitazioni per quanto riguarda l’intervallo di temperature operative e mancano di chiarezza sui meccanismi per migliorare le prestazioni.

Il gruppo di ricerca ha rivolto la sua attenzione ai MOF come potenziali alternative. I MOF sono materiali composti da gruppi metallici legati da legami organici per formare una struttura porosa. Grazie alle loro eccellenti proprietà di stabilità chimica e termica, i MOF hanno recentemente ricevuto una significativa attenzione per l’uso nelle applicazioni di celle a combustibile.

Inoltre, quando generati, i MOF hanno pori di diverse dimensioni che possono essere utilizzati per sviluppare materiali con elevata conduttività per gli ioni idrogeno introducendo molecole ospiti attraverso questi canali.

In questo studio condotto da un gruppo di ricerca dell’UNIST guidato da membri del gruppo del professor Myung-Soo Lah, è stato trovato l’acido solfammico zwitterionico, una sostanza ionica anfotera a basso contenuto di acido che possiede sia un effetto positivo che negativo. Addebiti negativi– È stata introdotta come molecola ospite in due tipi di MOF, MOF-808 e MIL-101.

L’acido solfammico, una molecola ospite con eccezionali capacità di formare legami idrogeno in varie forme, funge efficacemente da veicolo per il trasporto degli ioni idrogeno. Aumentando la quantità di acido solfammico all’interno dei pori del MOF, il team è riuscito a sviluppare materiali che presentano un’elevata conduttività degli ioni idrogeno (raggiungendo livelli di 10^-1 veleno^-1 o più alto). Inoltre, questi materiali hanno mostrato una notevole durabilità perché hanno mantenuto la conduttività degli ioni idrogeno per un lungo periodo.

I risultati della ricerca sono estremamente promettenti per migliorare l’efficienza e le prestazioni delle celle a combustibile a idrogeno attraverso l’uso di strutture metallo-organiche. Questo risultato contribuisce ad accelerare il progresso verso soluzioni energetiche sostenibili in linea con gli sforzi di decarbonizzazione globale.

Nuovi materiali ionici aumentano l’efficienza delle celle a combustibile a idrogeno 11 settembre 2023