研究人員透過開發使用金屬有機框架（MOFs）的固體電解質材料，在氫燃料電池技術方面取得了突破性進展。這種方法大大提高了氫離子傳導性。研究小組在MOFs 中創新地使用了低酸度客體分子，從而開發了具有高導電性和耐久性的材料。這項進展可望提高氫燃料電池的效率，為永續能源解決方案做出貢獻。

與UNIST 相關的一組科學家在提高氫燃料電池效率方面取得了重大突破，氫燃料電池作為環保的下一代能源正受到廣泛關注。

在UNIST 化學系Myoung Soo Lah 教授的領導下，研究小組利用金屬有機框架(MOF) 成功開發了固體電解質材料。這種創新方法大大提高了氫燃料電池中使用的固態電解質中氫離子的導電性。此外，研究小組還引入了低酸度的客體分子，這在用於這一目的的中間體中是一項開創性的成就。透過採用新穎的方法增加MOF 孔內客體分子的數量，他們提高了氫離子的傳導性。

氫燃料電池和目前的局限性

氫燃料電池是一種高效能、環保的發電設備，可將氫氣和氧氣反應產生的化學能直接轉化為電能。目前，質子交換膜燃料電池主要採用Nafion 作為電解質材料，因為它不僅具有熱穩定性、機械穩定性和化學穩定性，還具有高氫離子傳導性。然而，這些系統在工作溫度範圍方面受到限制，其性能提升機制也不明確。

研究小組將目光轉向了作為潛在替代品的MOFs。MOFs 是由有機配位體相互連接形成多孔結構的金屬團簇組成的材料。MOFs 具有出色的化學和熱穩定性，最近在燃料電池應用中引起了廣泛關注。此外，MOFs 生成後具有大小不一的孔隙，透過這些通道引入客體分子，可用於開發具有高氫離子傳導性的材料。

突破性方法與成果

在這項由Myoung Soo Lah 教授領導的UNIST 研究小組成員進行的研究中，在MOF-808 和MIL-101 兩種類型的MOF 中引入了具有正負電荷的低酸度兩性離子物質–齊聚酰胺氨基磺酸作為客體分子。氨基磺酸是一種客體分子，以各種形式存在，具有優異的氫鍵能力，可有效地作為氫離子轉移的介質。透過增加MOFs 孔隙中的氨基磺酸含量，研究小組成功開發出具有高氫離子傳導性（達到10-1 Scm-1 或更高水平）的材料。此外，這些材料在長時間內仍能保持氫離子傳導性，表現出卓越的耐久性。

研究成果為利用金屬有機框架來提高氫燃料電池的效率和性能帶來了巨大希望。這項突破有助於加快永續能源解決方案的進展，並與全球去碳化的努力保持一致。

編譯來源：ScitechDaily