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质子传导率不过关?不妨加点离子液体试试

2021.2.03

  具有质子传导能力的材料是各种电化学装置的重要组成部分。以燃料电池为例,长期以来,研究人员一直在寻找可以在120–200

  ℃下工作的具有质子传导能力的电解质材料。在过去的十年中,研究人员进行了许多有关配位聚合物(CP)和金属有机骨架(MOF)的质子传导性研究。结果发现,CP/MOF由于其具有孔可设计性以及较好地容纳客体分子的能力,被认为是一种潜在的高质子传导性复合材料。然而,由于它们自身固有的结晶性质,使得CP/MOF可塑性较差,并且晶界处引起的气体泄漏和电解质层中的附加电阻还将影响器件的性能。至今为止,依然没有CP / MOF可以在无水条件下实现较高的质子传导率(10 mS cm

  -1以上)。

  为了开发具有高质子传导性的CP材料,研究人员将目光投向了离子液体。之前研究报道了多种质子离子液体-CP的复合材料,这些复合材料表现出高化学稳定性和热稳定性,并且在最优条件下其质子传导率可以达到50 mS cm

  -1。质子型离子液体通常具有高质子传导性,但是这些质子传导性高的离子液体通常表现出低粘度的特点,低粘度液体很难在薄膜材料中使用。因此,如何在提高质子离子液体保持高固有电导率的同时,改善传输性能引起了研究者的兴趣。

  日本产业技术综合研究所的Satoshi Horike课题组提出了一种新方法,设计出一种基于质子型离子液体(二乙基甲基磷酸二氢铵,dema)和金属离子合成的CP玻璃,这种CP玻璃可以作为质子导体材料使用。


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