Introduktion
Protonledande membran (PCM) är en nyckelkomponent i många gröna teknologier, såsom bränsleceller och elektrolysörer. Dessa enheter använder väte som ett rent bränsle, och PCM används för att leda protoner mellan väteelektroderna. Men de nuvarande toppmoderna PCM:erna är baserade på perfluorerade polymerer, som är dyra och har begränsad stabilitet.
Atomtunna mineraler erbjuder ett lovande alternativ till perfluorerade polymerer för PCM. Dessa mineraler är sammansatta av ett enda lager av atomer, och de har ett antal fördelar jämfört med traditionella material, inklusive hög protonledningsförmåga, mekanisk styrka och kemisk stabilitet.
Senaste framsteg
Under de senaste åren har det skett avsevärda framsteg i utvecklingen av atomärt tunna mineral-PCM. Forskare har utforskat en mängd olika material, inklusive grafen, hexagonal bornitrid och dikalkogenider av övergångsmetall. Dessa material har visat lovande protonledningsförmåga och de är kompatibla med en mängd olika tillverkningsprocesser.
Till exempel visade en nyligen genomförd studie av forskare vid Massachusetts Institute of Technology att grafenoxid kan användas för att skapa en PCM med en protonledningsförmåga på 10-1 S/cm. Detta är jämförbart med protonledningsförmågan hos perfluorerade polymerer. Grafenoxiden PCM är också stabil i sura miljöer, vilket gör den till en lovande kandidat för bränslecellstillämpningar.
Utmaningar
Trots de framsteg som har gjorts finns det fortfarande ett antal utmaningar som måste övervinnas innan atomärt tunna mineral-PCM kan kommersialiseras. En utmaning är de höga kostnaderna för dessa material. En annan utmaning är svårigheten att tillverka dessa material till tunna filmer.
Outlook
Utvecklingen av atomärt tunna mineral PCM är ett lovande forskningsområde. Dessa material har potential att revolutionera grön teknik, såsom bränsleceller och elektrolysörer. Med fortsatt forskning är det troligt att atomtunna mineral-PCM kommer att bli verklighet inom en snar framtid.
Applikationer
Atomtunna mineraliska PCM har ett brett utbud av potentiella tillämpningar inom grön teknik. Några av de mest lovande applikationerna inkluderar:
* Bränsleceller: Atomtunna mineraliska PCM kan användas för att ersätta de perfluorerade polymerer som för närvarande används i bränsleceller. Detta skulle minska kostnaderna och förbättra hållbarheten för bränsleceller.
* Elektrolysatorer: Atomtunna mineraliska PCM kan användas för att ersätta de perfluorerade polymerer som för närvarande används i elektrolysatorer. Detta skulle göra elektrolysatorer mer effektiva och billigare.
* Vätelagring: Atomtunna mineraliska PCM kan användas för att lagra väte för användning i bränsleceller och andra enheter. Detta skulle möjliggöra utvecklingen av vätgasdrivna fordon och andra enheter.
Slutsats
Atomtunna mineral-PCM är ett lovande alternativ till perfluorerade polymerer för en mängd olika gröna teknologier. Dessa material har potential att revolutionera bränsleceller, elektrolysörer och vätelagring. Med fortsatt forskning är det troligt att atomtunna mineral-PCM kommer att bli verklighet inom en snar framtid.
