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印度國家實驗室開發出高效新電池材料

位於浦那(Pune)的印度國家化學實驗室所轄印度科學教育及研究所(Indian Institute of Science Education and Research,簡稱IISER)近期發佈新燃料電池材料研究成果,研究人員合成兩種孔狀及結晶狀氫鍵有機結構化合物,有可能可以作為燃料電池的質子交換膜,比目前使用材料更具成本效益。     
     
目前使用的質子交換膜Naifon主要的缺點在於必須要在高溫低濕度的環境下才會有作用,生產成本高且有氣體外漏的問題。     
     
新合成的質子交換膜克服了目前材料的一項主要缺點,可以在中溫及濕度60%仍有良好的質子傳導率,其傳導率與濕度成正比。這項研究成果刊登在國際期刊《應用化學,Angewandte Chemie》。     
     
據IISER的研究計畫主要成員Dr. Avishek Karmakar表示,在所有已知的孔狀材料中,此種新材料在合宜環境下具有最高質子傳導率。另一研究人員Dr. Sujit K. Ghosh表示,若把我們的材料用在燃料電池質子交換膜上,具有提昇電池蓄電效能的潛力,且容易製造使成本降低。這個新材料本身具有分離氣體及儲蓄的功能,但目前還未被使用在燃料電池上。  
     
在研究團隊合成的兩種有機複合物中,每一種都有質子釋出端以及質子接收端,質子接收端的輔助點散佈在各處。氫鍵為質子釋出端與接收端間的移轉通道,水份為媒介要角,濕度愈大愈容易移轉,在濕度達95%時,質子傳導率達到最高。  
     
這個複合體由塩狀離子物質構成,在實際應用在燃料電池製造時,會運用結晶工程(Crystal Engineering)以增加複合物疏水特性(Hydrophobic nature)的方式改善水的穩定度。而雖然兩種複合物的疏水性有差異,質子傳導率在低濕度時也會有較高傳導率。
    
此外,這個新化學合成物有減少溫室氣體如二氧化碳排放的潛力,雖然在本研究報告中只載明在低溫下可以把二氧化碳與其他氣體如氮、氧、氫分離,但我們相信如果把材料有系統地組織起來,在工業用途上可以減少溫室氣體的排放。

更新日期 : 2016/11/21