鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1033次 | 2020年02月06日
瑞典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
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(shí)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(jī)電子研究室以此材料開發(fā)燃料電池,打造低價(jià)環(huán)保綠色燃料技術(shù)。
當(dāng)今燃料電池大多以補(bǔ)充氫氣為主,但地球上96%氫都是來(lái)自于化石燃料,在生產(chǎn)過程中并沒有達(dá)到100%無(wú)碳能源。乙醇基和甲醇基等燃料電池也會(huì)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(lái)讓纖維素纖維緊密聚集使木材更堅(jiān)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(huì)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(gè)更便宜且容易取得的材料。
木質(zhì)素由大量碳?xì)浠衔镦溄M成,會(huì)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(jī)能源材料研究XavierCrispin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(aromaTIcmolecules),不適合用金屬當(dāng)成苯二酚燃料電池電極,不然反應(yīng)會(huì)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(shí)當(dāng)作電極和質(zhì)子導(dǎo)體。Crispin表示,對(duì)于兒茶酚等苯二酚反應(yīng)來(lái)說(shuō),pEDOT:pSS是理想催化劑,燃料也能被轉(zhuǎn)化為電,更不會(huì)形成二氧化碳。
Crispin指出,人們采用乙醇等燃料時(shí),通常會(huì)聲稱其對(duì)氣候與環(huán)境影響不大,因?yàn)槎趸际茄h(huán)一部分,獲是可利用二氧化碳再制造乙醇。然而現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)已開發(fā)能生產(chǎn)電力、又不會(huì)排放任何二氧化碳的技術(shù),可說(shuō)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(tuán)隊(duì)未來(lái)仍需要改進(jìn)和最佳化電池性能。該研究已發(fā)布在《AdvancedSustainableSystems》。
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