创新MOF材料提高氢燃料电池效率

据报道，韩国蔚山科学技术院（UNIST）研究人员在提高氢燃料电池效率方面取得突破性进展。氢燃料电池作为环保的新一代能源备受关注。UNIST研究人员成功开发了金属有机框架（MOF）的固体电解质材料，显著提高了氢燃料电池固体电解质中氢离子的导电性。此外，研究人员利用具有低酸度的客体分子，通过技术创新增加MOF孔内客体分子数量，实现了氢离子电导率的提高。氢燃料电池是将氢氧反应产生的化学能直接转化为电能的高效环保发电装置。目前，质子交换膜燃料电池主要使用Nafion作为电解质材料，Nafion具有热、机械和化学稳定性以及高氢离子导电性。然而，质子交换膜燃料电池面临着工作温度范围的限制，并且对其性能增强机制缺乏明确了解。

研究人员使用了Nafion的潜在替代品MOF。MOF是由有机配体相互连接的金属团簇组成的材料，形成多孔结构，具有优异的化学和热稳定性。此外，当生成MOF时，MOF具有不同大小的孔，可以通过孔径引入客体分子开发具有高氢离子电导率的材料。研究人员将两性离子氨基酸（一种具有正负电荷的低酸度两性离子物质）作为客体分子引入两种MOF，即MOF-808和MIL-101。氨基磺酸是一种客体分子，具有多种形式的氢键能力，是氢离子转移的有效介质。通过增加MOF孔隙中氨基甲酸的含量，研究人员成功开发出具有高氢离子导电性的材料（达到1×10-1S/cm以上）。此外，该材料表现出显著的耐久性，在较长时间内保持氢离子的导电性。