瑞典成功研發(fā)一種新型木質(zhì)素燃料電池

近日,瑞典林雪平大學(xué)研究人員利用樹木中木質(zhì)素作為原料,成功研發(fā)一種新型燃料電池。與以甲醇、乙醇等小分子為燃料的電池不同,此過程不產(chǎn)生二氧化碳,不僅原料綠色環(huán)保,而且產(chǎn)物實現(xiàn)了碳的零排放。

木質(zhì)素(lignin)為植物和藻類重要結(jié)構(gòu)材料,在樹皮或是木材中由為常見,為造紙廠副產(chǎn)物之一,而瑞典林雪坪大學(xué)(LiU) 有機電子研究室以此材料開發(fā)燃料電池,打造低價環(huán)保綠色燃料技術(shù)。

當今燃料電池大多以補充氫氣為主,但地球上 96% 氫都是來自于化石燃料,在生產(chǎn)過程中并沒有達到 100% 無碳能源。乙醇基和甲醇基等燃料電池也會產(chǎn)生二氧化碳,其電極更是由昂貴又稀少的鉑制成。

而木質(zhì)素是常見生物聚合物,樹木約 25% 為木質(zhì)素,用來讓纖維素纖維緊密聚集使木材更堅固,在紙漿化學(xué)制造中,由于纖維素是紙張的理想材料,為了讓兩者分離,木質(zhì)素會溶解在硫酸鹽或亞硫酸鹽制法中,為造紙廠的副產(chǎn)物之一,因此木質(zhì)素是個更便宜且容易取得的材料。

木質(zhì)素由大量碳氫化合物鏈組成,會在工業(yè)制造分解成苯二酚(benzenediols),其中苯二酚異變體兒茶酚(catechol)則占木質(zhì)素 7%。LiU 有機能源材料研究 Xavier Crispin 教授發(fā)現(xiàn)該分子為電池優(yōu)良燃料。

不過苯二酚是芳香族分子(aromatic molecules),不適合用金屬當成苯二酚燃料電池電極,不然反應(yīng)會過于復(fù)雜。因此研究員改用常見的導(dǎo)電聚合物 PEDOT:PSS 當作電極,該聚合物可同時當作電極和質(zhì)子導(dǎo)體。 Crispin 表示,對于兒茶酚等苯二酚反應(yīng)來說,PEDOT:PSS 是理想催化劑,燃料也能被轉(zhuǎn)化為電,更不會形成二氧化碳。

Crispin 指出,人們采用乙醇等燃料時,通常會聲稱其對氣候與環(huán)境影響不大,因為二氧化碳是循環(huán)一部分,獲是可利用二氧化碳再制造乙醇。然而現(xiàn)在團隊已開發(fā)能生產(chǎn)電力、又不會排放任何二氧化碳的技術(shù),可說是既便宜又環(huán)保。

研究也指出,新燃料電池產(chǎn)生的電力與甲醇基、乙醇基燃料電池相同。Crispin 表示,已有效從木質(zhì)素制造兒茶酚,不過團隊未來仍需要改進和最佳化電池性能。該研究已發(fā)布在《Advanced Sustainable Systems》。

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