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吉林大學李光華課題組--具有超質子傳導率的多元協同柔性金屬有機框架用于直接甲醇燃料電池
       提高質子傳導率和制備基于金屬有機框架(MOFs)的質子交換膜(PEMs)是開發電解質MOFs的核心問題。這里,旨在設計多元柔性協同策略,在寬濕度范圍內實現具有高電導率的柔性MOFs(FMOFs)。原位粉末x光衍射(PXRD)和溫度相關的傅里葉變換紅外光譜(FT-IR),證明了烷基磺酸的動態扭轉和FMOF的動態呼吸之間的協同自適應,形成連續的氫鍵網絡以保持高電導率。基于良好的質子傳導率,還構建了一系列長期耐用的MOF基PEMs,作為MOF和燃料電池之間的橋梁。研究結果顯示,柔性PMNS1-40的膜電極組件(MEA)顯示出34.76 mW cm-2的最大單電池功率密度,證明了質子傳導MOFs在直接甲醇燃料電池實際應用中打開了大門。
 
  Figure 1. (a)PMNS1和PMNS2的合成步驟。(b)不同樣品的FT-IR光譜。(c)PMNS1和PMNS2的S 2p3/2 XPS光譜。
 
 
Figure 2. 25℃時不同RH下PMNS1的典型奈奎斯特圖。(b) RH相關的電導率和相應的水吸附等溫線。(c)水蒸氣吸附等溫線。(d)溫度相關的PXRD等高線圖。(e)PMNS1多元協同自適應示意圖。(f)PMNS1的溫度相關的紅外光譜。(g)多元協同自適應機制的邏輯模型。
 
  Figure 3. 100 %相對濕度下PMNS1的溫度相關的典型奈奎斯特圖。(b) 溫度相關的的質子傳導率和(c)質子傳導率的Arrhenius圖。(d)表面電勢。
 
  
Figure 4. (a)在不同溶液中處理后PMNS1樣品的XRD圖。(b)在100 %相對濕度下,PMNS1-XX膜的溫度相關的質子傳導率。(c)PMNS1-40膜的極化和功率密度曲線。(d)功率密度和電導率比較。
  
          該研究工作由吉林大學李光華課題組于2021年發表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上。原文:Multivariate Synergistic Flexible Metal-Organic Frameworks with Superproton Conductivity for Direct Methanol Fuel Cells。

轉自《石墨烯研究》公眾號

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