可高速傳導質子之高分子膜

 

刊登日期:2019/8/1
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日本東京農工大學與英國的雪菲爾大學(The University of Sheffield)於日前發表,共同開發了一項高速傳導氫離子(質子)的高分子膜,具有螺旋二十四面體(Gyroid)的3次元構造,使其含有水份之後,即形成負責傳導質子、厚度1nm以下的水分子層「Aqua Sheet」。傳導度與既有質子傳導性高分子膜相當,將可望做為新高分子膜電解質應用於燃料電池等各種用途領域。

螺旋二十四面體(Gyroid)構造是具規則性的3次元構造,由於是貫通多孔質,因此具有大表面積。研究團隊透過自我組織化,合成出Gyroid構造的兩親媒性(Amphipathic)分子,並藉由光照射將分子聚合,在維持Gyroid構造的同時予以高分子膜化。膜表面配列了親水性的磺酸基(Sulfonic Acid Group),使其含有水份之後,水分子在表面凝集、排列,形成1nm以下的水分子層。1滴水約可形成100平方公尺的Aqua Sheet。

水分子連續配置的Aqua Sheet讓質子易於傳導,傳導度則是1公分約1 Siemens,與既有的質子傳導性高分子膜同等程度。今後研究團隊也將實際進行新高分子膜應用於燃料電池的性能評估,由於具有精緻的奈米構造,將可望大幅改善電極上觸媒接面的質子傳輸與接收。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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