基于纤维素酸盐的质子交换膜与硫化SiO₂和微生物燃料电池应用的可塑剂的制造

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 生物技术是生物技术.

背景情况:

• 质子交换膜 (PEMs) 对微生物燃料电池 (MFCs) 是至关重要的.
• 自然衍生的纤维素生物聚合物比合成聚合物具有优势,但在性能方面存在局限性.
• 提高纤维素基膜的物理化学,热和机械性能对于先进的MFC应用是必不可少的.

研究的目的:

• 使用纤维素 (CA) 和 (SiO2) 纳米粒子开发混合聚合物复合膜.
• 为了提高CA基膜的性能,用于MFC中的质子交换.
• 为了研究硫化和糖醇塑化对膜性质的影响.

主要方法:

• 从纤维素 (CA) 与无机二氧化 (SiO2) 纳米粒子制造混合复合膜,有或没有硫化 (sSiO2).
• 加入甘油 (G) 作为增塑剂,以改善膜形成.
• 优化SiO2度和膜性质的表征,包括吸水,膨胀率,质子导电性和离子交换能力.

主要成果:

• 混合复合膜表现出由于CA,SiO2和糖醇之间的分子内结合而改善的物理化学特性.
• 加入硫化二氧化 (sSiO2) 促进了质子 (H+) 转移.
• 该CAG-2%sSiO2膜实现了6.4mS/cm的质子导电性,明显高于原始的CA膜.
• 同质的SiO2结合增强了复合膜的机械性能.

结论:

• 开发的CAG-sSiO2复合膜具有卓越的物理化学,热和机械性能.
• 这种环保,低成本的膜是提高MFC性能的有希望的候选者.
• 该研究强调了混合生物聚合物复合材料作为高效的质子交换材料的潜力.