研究人员开发了一种使用木质素的燃料电池 2017-02-01 07:43:18

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林雪平大学有机电子实验室的研究人员开发出一种燃料电池,它使用木质素,这是纸张制造的廉价副产品,也是最常见的生物聚合物之一

林雪平大学林雪平大学有机电子实验室的研究人员开发出一种燃料电池,它使用木质素,这是一种纸张制造的廉价副产品,也是最常见的生物聚合物之一

大约25%的树木是木质素 - 一种生物聚合物,将纤维素纤维粘合在一起,形成坚固耐用的木材

在纸浆的化学制造过程中,这种木质素溶解在硫酸盐或亚硫酸盐工艺中,因为纤维素是制造纸张所需的组分

木质素便宜且容易获得

它是一种生物聚合物,由大量编织在一起的烃链组成,可以在工业过程中分解成富含能量的组成部分苯二醇

其中之一,儿茶酚占木质素的7%

由Xavier Crispin教授领导的LiU有机能源材料集团的研究人员发现,这种分子是用于燃料电池的优质燃料

传统燃料电池中最常用的燃料是氢气,它与空气中的氧气发生反应

化学能在燃料电池中转化为电,水和热

然而,全世界96%的氢气来自非可持续来源,并伴有二氧化碳排放

燃料电池中使用的其他燃料是乙醇和甲醇,但这些燃料也产生二氧化碳作为副产物

吸引逃逸电子所需的电极通常由铂制成,铂既昂贵又稀缺

然而,苯二醇是芳族分子,并且金属电极不能用于基于苯二醇的燃料电池中,因为反应稍微复杂一些

研究人员使用的是由流行的导电聚合物PEDOT:PSS制成的电极

这种聚合物具有导电的有趣特性,同时具有过剩的质子

这意味着它既可作为电极又可作为质子导体

“PEDOT:PSS是与儿茶酚如邻苯二酚反应的理想催化剂,”Xavier Crispin表示,燃料的化学能转化为电能而不会形成二氧化碳

“当燃料电池中使用乙醇等燃料时,人们通常声称它对气候的影响为零,因为二氧化碳是循环的一个组成部分

这意味着乙醇被认为是绿色燃料

我们现在可以在没有任何二氧化碳排放的情况下制造电力,这使我们的燃料变得更加绿色

该技术既便宜又可扩展,“Xavier Crispin说

只有少数研究小组研究过PEDOT:PSS作为电极和催化剂的可能材料

“对于PEDOT基本缺乏知识:电化学中的PSS,”Xavier Crispin总结道,他自豪地介绍了博士生Canyan Che和主要研究工程师Mikhail Vagin,他们组成了与燃料电池合作的团队

研究人员计算出,新燃料电池产生的电量与目前的乙醇和甲醇燃料电池大致相同

“从木质素生产邻苯二酚的有效方法已经可以获得,我们是世界上第一个使用这种林业原料燃料的燃料电池,”Xavier Crispin总结道

它仍然是改进和优化功能

出版物:Canyan Che等人,“用于质子耦合电子转移反应的导电聚合物电催化剂:用森林燃料转向有机燃料电池”,Advanced Sustainable Systems,2018; DOI:10.1002 / adsu.201800021