En ny brændselscelleelektrolyt

Helt tilbage i 1930'erne opfindere har kommercialiseret brændselsceller som en alsidig energikilde. Nu, forskere fra Japan har fremhævet den imponerende kemi af en væsentlig komponent i en kommende brændselscelleteknologi.

I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Journal of Physical Chemistry Letters , forskere fra University of Tsukuba har afsløret successiv protontransport-energioverførsel-i en avanceret kulstofbaseret krystal til fremtidige brændselsceller, og den kemi, der ligger til grund for dette fænomen.

Sådanne krystaller er spændende som faste elektrolytter - energioverførselsmedier - i kommende brændselscelleteknologier. Faste elektrolytter har fordele, såsom høj energieffektivitet og langsigtet stabilitet, som nogle elektrolytter mangler. Faste elektrolytter baseret på imidazol er fælles undersøgelsesfokus. Forskere antager, at krystaller af imidazolium hydrogensuccinat kan udvise successiv protontransport, også kendt som protonspringning. På nuværende tidspunkt, dette er ikke blevet nøjagtigt bekræftet, noget forskerne ved University of Tsukuba havde til formål at tage fat på.

"En bred vifte af laboratoriearbejde og computersimuleringer er i overensstemmelse med ensrettet protontransport i krystaller af imidazoliumhydrogensuccinat, "siger leder og seniorforfatter af undersøgelsen, Professor Yuta Hori. "Fordi denne hypotese kræver yderligere test, vi beregnet molekylenergi versus molekylær geometri af vores krystaller, og sammenlignede vores resultater med eksperimentelle data. "

At gøre dette, forskerne studerede kendte krystalstrukturer for at undersøge en kemisk struktur kendt som hydrogenbindinger. Hydrogen dynamik på disse bindinger letter protontransport inden i krystallerne og kan eksperimentelt karakteriseres ved infrarød spektroskopi.

"Spektroskopi -resultaterne var klare, "forklarer Hori." Vi fandt ud af, at ved 100 ° C, sammenlignet med 30 ° C, der var et skift til højere energi i en top, der vedrører protontransport. "

Desuden, forskernes beregnede toppe - de svarende til kemiske enheder, der stærkt bidrager til hydrogenbinding - var i overensstemmelse med de eksperimentelle data.

"Vi brugte disse resultater til at konstruere en model, der spores, hvordan en proton overføres fra en imidazolenhed til en anden, "siger Hori." Vores beregnede potentielle energioverflade gav geometriske og energiske data, der er i overensstemmelse med protonspring. "

Brændselsceller bruges i dag til at drive en bred vifte af civil infrastruktur og teknologier, og producerer typisk få emissioner. Forbedring af anvendelsen af ​​brændselsceller i mere forskelligartede applikationer, delvist opnået ved at forstå, hvordan de fungerer, vil hjælpe med at minimere spild af strøm i de kommende år.