研究人员通过开发使用金属有机框架（MOFs）的固体电解质材料，在氢燃料电池技术方面取得了突破性进展。这种方法大大提高了氢离子传导性。研究小组在 MOFs 中创新性地使用了低酸度客体分子，从而开发出了具有高导电性和耐久性的材料。这一进展有望提高氢燃料电池的效率，为可持续能源解决方案做出贡献。
与 UNIST 有关的一组科学家在提高氢燃料电池效率方面取得了重大突破，氢燃料电池作为环保的下一代能源正受到广泛关注。
在 UNIST 化学系 Myoung Soo Lah 教授的领导下，该研究小组利用金属有机框架 (MOF) 成功开发了固体电解质材料。这种创新方法大大提高了氢燃料电池中使用的固体电解质中氢离子的导电性。此外，研究小组还引入了低酸度的客体分子，这在用于这一目的的中间体中是一项开创性的成就。通过采用新颖的方法增加 MOF 孔内客体分子的数量，他们提高了氢离子的传导性。
氢燃料电池和目前的局限性
氢燃料电池是一种高效、环保的发电设备，可将氢气和氧气反应产生的化学能直接转化为电能。目前，质子交换膜燃料电池主要采用 Nafion 作为电解质材料，因为它不仅具有热稳定性、机械稳定性和化学稳定性，还具有高氢离子传导性。然而，这些系统在工作温度范围方面受到限制，其性能提升机制也不明确。
研究小组将目光转向了作为潜在替代品的 MOFs。MOFs 是由有机配位体相互连接形成多孔结构的金属团簇组成的材料。MOFs 具有出色的化学和热稳定性，最近在燃料电池应用中引起了广泛关注。此外，MOFs 生成后具有大小不一的孔隙，通过这些通道引入客体分子，可用于开发具有高氢离子传导性的材料。
突破性方法和成果
在这项由 Myoung Soo Lah 教授领导的 UNIST 研究小组成员进行的研究中，在 MOF-808 和 MIL-101 两种类型的 MOF 中引入了具有正负电荷的低酸度两性离子物质--齐聚酰胺氨基磺酸作为客体分子。氨基磺酸是一种客体分子，以各种形式存在，具有优异的氢键能力，可有效地作为氢离子转移的介质。通过增加 MOFs 孔隙中的氨基磺酸含量，研究小组成功开发出具有高氢离子传导性（达到 10-1 Scm-1 或更高水平）的材料。此外，这些材料在长时间内仍能保持氢离子传导性，表现出卓越的耐久性。
研究成果为利用金属有机框架提高氢燃料电池的效率和性能带来了巨大希望。这一突破有助于加快可持续能源解决方案的进展，与全球去碳化的努力保持一致。
编译来源：ScitechDaily