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(dāng)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(dāng)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(dāng)作電極，該聚合物可同時當(dāng)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》。