研究人员开发使用木质素的燃料电池

时间：2021-07-25 14:52:09 来源：

林雪平大学有机电子实验室的研究人员已经开发出一种使用木质素的燃料电池，木质素是一种廉价的造纸副产品，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已经开发出一种使用木质素的燃料电池，木质素是一种廉价的造纸副产品，也是最常见的生物聚合物之一。

大约25％的树木是木质素，木质素是一种生物聚合物，可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，由于纤维素是造纸所需的组分，因此木质素可在硫酸盐或亚硫酸盐工艺中溶解。木质素便宜且容易获得。它是一种由大量编织在一起的烃链组成的生物聚合物，可以在工业过程中将其分解为能量丰富的组成部分苯二酚。其中之一，儿茶酚占木质素的7％。由Xavier Crispin教授领导的LiU有机能源材料研究小组的研究人员发现，这种类型的分子是用于燃料电池的出色燃料。

传统燃料电池中最常使用的燃料是氢气，它与空气中的氧气发生反应。化学能在燃料电池中转换为电，水和热。但是，全世界产生的氢气中有96％来自不可持续的来源，并伴有二氧化碳的排放。

燃料电池中使用的其他燃料包括乙醇和甲醇，但这些燃料也会产生副产品二氧化碳。吸引逃逸的电子所必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，因为反应稍微复杂些。研究人员改为使用由流行的导电聚合物PEDOT：PSS制成的电极。这种聚合物具有令人感兴趣的导电特性，同时具有多余的质子。这意味着它既充当电极又充当质子导体。

“ PEDOT：PSS是与苯二酚（例如邻苯二酚）反应的理想催化剂，” Xavier Crispin说

燃料的化学能转化为电能而不会形成二氧化碳。

“在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部分。这意味着乙醇被认为是绿色燃料。现在，我们可以在不产生任何二氧化碳排放的情况下生产电力，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了PEDOT：PSS作为电极和催化剂的可能材料。

Xavier Crispin总结道：“电化学领域对PEDOT：PSS根本缺乏知识，”他自豪地介绍了博士生Canyan Che和首席研究工程师Mikhail Vagin，他们组成了与燃料电池合作的小组。

研究人员计算得出，新燃料电池产生的电量与当前基于乙醇和甲醇的燃料电池大致相同。

“从木质素生产邻苯二酚的有效方法已经存在，我们在世界上第一个展示使用这种林业原料的燃料的燃料电池，” Xavier Crispin总结道。

仍有待改进和优化功能。

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：迈向以森林燃料为燃料的有机燃料电池”，《可持续发展先进系统》，2018年； doi：10.1002 / adsu.201800021