Forskare vid Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) och Dalian Institute of Chemical Physics, kinesiska vetenskapsakademin, har framgångsrikt etablerat en universell syntetisk design som använder porösa organiska polymerer (POP) för bränslecellelektrolyter, enligt en het artikel från redaktörens val publicerad i tidskriften Materialkemigränser .

Utveckling av nya material för kostnadseffektiv teknik är brådskande och nödvändigt för att få till stånd ett miljömässigt hållbart samhälle. Polymerelektrolytbränsleceller har höga förväntningar på ett rent energisystem som kan stödja miljöskydd. De måste kunna dela upp en vätemolekyl i positivt laddade protoner och negativt laddade elektroner. För det här syftet, polymera material med hög protonledningsförmåga behövs. Elektroner passerar inte genom materialet, bara protoner passerar igenom, så att de kan utvinnas som el.

Forskning har visat enkla, universell, och kostnadseffektiv syntetisk strategi för att få mycket protonkonduktiva POP som visas i schema 1. De visar utmärkt protonkonduktivitet på 10 ^-2 till 10 ^-1 S cm ^-1 .

I forskningen hittills, det fanns flera problem – den syntetiska metoden med POP var komplicerad och skelettet var begränsat. För att etablera den syntetiska strategin universell för praktiska tillämpningar, vi kunde prova olika skelett som POPs och etablerade den syntetiska metoden som kan tillämpas på nästan alla aromatiska material, " säger materialforskaren Yuki Nagao från JAIST, som har forskat på protonledande material i många år.

Forskarna delade de syntetiska stegen i två steg. Först, en porös organisk polymer syntetiserades. Andra, en post-sulfoneringsstrategi antogs som sedan introducerade sulfonsyragrupper genom porerna. Katalysatorn som används under syntesen orsakar försämring av materialet under bränslecellsdrift, men det kan också tas bort med hjälp av porerna. Den anmärkningsvärda konduktiviteten hos S-POP-TPM registrerades på 2,7 × 10 ^-2 och 1,0 × 10 ^-1 S cm ^-1 under 25 och 80 °C vid 95 % RH, respektive.

"Resultaten av denna studie indikerar att strukturen hos sulfonerade POPs erbjuder ett enkelt och universellt sätt att utveckla strukturell design för mycket protonledande material, " förklarar Zhongping Li, vem är den första författaren till detta verk. Arbetet representerar ett steg framåt mot ett vätgassamhälle.