Atomisk tynde mineraler viser lovende som protonledende membraner til grønne teknologier

Introduktion

Protonledende membraner (PCM'er) er en nøglekomponent i mange grønne teknologier, såsom brændselsceller og elektrolysatorer. Disse enheder bruger brint som et rent brændstof, og PCM'er bruges til at lede protoner mellem brintelektroderne. Imidlertid er de nuværende state-of-the-art PCM'er baseret på perfluorerede polymerer, som er dyre og har begrænset stabilitet.

Atomisk tynde mineraler tilbyder et lovende alternativ til perfluorerede polymerer til PCM'er. Disse mineraler er sammensat af et enkelt lag af atomer, og de har en række fordele i forhold til traditionelle materialer, herunder høj protonledningsevne, mekanisk styrke og kemisk stabilitet.

Seneste fremskridt

I de senere år er der sket betydelige fremskridt i udviklingen af ​​atomisk tynde mineralske PCM'er. Forskere har udforsket en række forskellige materialer, herunder grafen, hexagonal bornitrid og overgangsmetal dichalcogenider. Disse materialer har vist lovende protonledningsevne, og de er kompatible med en række forskellige fremstillingsprocesser.

For eksempel viste en nylig undersøgelse foretaget af forskere ved Massachusetts Institute of Technology, at grafenoxid kan bruges til at skabe en PCM med en protonledningsevne på 10-1 S/cm. Dette kan sammenlignes med protonledningsevnen af ​​perfluorerede polymerer. Grafenoxidet PCM er også stabilt i sure miljøer, hvilket gør det til en lovende kandidat til brændselscelleapplikationer.

Udfordringer

På trods af de fremskridt, der er gjort, er der stadig en række udfordringer, der skal overvindes, før atomisk tynde mineralske PCM'er kan kommercialiseres. En udfordring er de høje omkostninger ved disse materialer. En anden udfordring er vanskeligheden ved at fremstille disse materialer til tynde film.

Outlook

Udviklingen af ​​atomisk tynde mineralske PCM'er er et lovende forskningsområde. Disse materialer har potentialet til at revolutionere grønne teknologier, såsom brændselsceller og elektrolysatorer. Med fortsat forskning er det sandsynligt, at atomisk tynde mineralske PCM'er vil blive en realitet i den nærmeste fremtid.

Applikationer

Atomisk tynde mineralske PCM'er har en bred vifte af potentielle anvendelser inden for grønne teknologier. Nogle af de mest lovende applikationer inkluderer:

* Brændselsceller: Atomisk tynde mineralske PCM'er kunne bruges til at erstatte de perfluorerede polymerer, der i øjeblikket bruges i brændselsceller. Dette ville reducere omkostningerne og forbedre holdbarheden af ​​brændselsceller.

* Elektrolysatorer: Atomisk tynde mineralske PCM'er kunne bruges til at erstatte de perfluorerede polymerer, der i øjeblikket bruges i elektrolysatorer. Dette ville gøre elektrolysere mere effektive og billigere.

* Brintlagring: Atomisk tynde mineralske PCM'er kunne bruges til at opbevare brint til brug i brændselsceller og andre enheder. Dette vil muliggøre udviklingen af ​​brintdrevne køretøjer og andre enheder.

Konklusion

Atomisk tynde mineralske PCM'er er et lovende alternativ til perfluorerede polymerer til en række grønne teknologier. Disse materialer har potentialet til at revolutionere brændselsceller, elektrolysatorer og brintlagring. Med fortsat forskning er det sandsynligt, at atomisk tynde mineralske PCM'er vil blive en realitet i den nærmeste fremtid.