这是一种有效的制造交联多层生物膜的方法,具有出色的稳定性和对甲醇的抗性
Shuangling Zhong1, Bin Wang2, Minghui Wang2
1College of Resources and Environment, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, PR China; Key Laboratory of Straw Comprehensive Utilization and Black Soil Conservation, Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, PR China.
Carbohydrate polymers
|November 20, 2023
概括
新的多层生物膜为直接的甲醇燃料电池提供了优越的甲醇抗性. 这种先进的质子交换膜技术提高了稳定性和导电性,这对于高性能能源应用至关重要.
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
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 质子交换膜 (PEM) 是直接甲醇燃料电池 (DMFC) 中的关键组件.
- 现有的PEM经常面临甲醇交叉和有限稳定性的挑战,阻碍DMFC性能.
- 基托桑基材料具有潜力,但需要功能化以获得增强的性能.
研究的目的:
- 开发具有特殊的甲醇抗性和稳定性的先进质子交换膜.
- 为了研究多层自我组装的有效性,使用素和功能化有机素用于PEMs.
- 评估这些新型生物膜在直接甲醇燃料电池应用中的性能.
主要方法:
- 基托和功能化有机在一个交叉连接的基托基板上逐层自我组装.
- 组装后处理包括硫酸浸泡和高温加热.
- 使用扫描电子显微镜 (SEM) 和富里埃转换红外光谱 (FTIR) 进行表征.
- 测量甲醇扩散系数和质子导电性.
主要成果:
- 通过SEM和FTIR证实,成功制造了薄而坚固的多层生物膜.
- 显著提高了甲醇耐受性,甲醇扩散系数为2.6 × 10-8 cm2 s-1 在12M甲醇中的15个双层中.
- 增强的稳定性和优越的质子导电性归因于交联结构和导电性有机基团.
- 对于15个细胞层的生物膜,获得了1.05 × 106 S s cm-3的高选择性值.
结论:
- 开发的多层生物膜表现出卓越的综合性能,特别是高甲醇耐药性.
- 这些生物膜显示出作为高度直接甲醇燃料电池的质子交换膜的巨大潜力.
- 层层组装和特定材料功能化的结合为先进的PEM开发提供了有前途的途径.
