陰離子交換膜燃料電池(AEMFC)是一種以氫為能源的質(zhì)子交換膜燃料電池的替代材料。而堿性條件下，陰離子交換膜(AEM)存在著穩(wěn)定性問題。盡管交聯(lián)技術(shù)可以解決這個(gè)問題，但是交聯(lián)劑長對AEMFC電池性能的具體影響還不清楚。據(jù)國外媒體報(bào)道，韓國科學(xué)家近日展示了含氧交聯(lián)劑的功效，使用最佳長度的交聯(lián)劑，研制出一種性能更好的AEMFC電池。

為改善生態(tài)環(huán)境，以綠色能源代替化石燃料，氫作為一種潛在的替代品受到人們的重視。作為一種燃料，它可以用來發(fā)電，唯一的副產(chǎn)品就是水。但是，由于PEMFC被廣泛研究，PEMFC的價(jià)格較高且穩(wěn)定性較差，因此這項(xiàng)技術(shù)還沒有完全商業(yè)化。

與此相反，在陰離子交換膜(AEM)燃料電池中，所用催化劑成本較低，性能較好。這種電池通過聚合物電解質(zhì)(由聚合物骨架和離子導(dǎo)電基組成)，使環(huán)氫氧根離子(OH-)取代了質(zhì)子。改善這種電解質(zhì)性能的一種方法是用分子側(cè)鏈，將聚合物單元(物理或化學(xué))聯(lián)結(jié)在一起，即所謂的交聯(lián)。含氧型交聯(lián)劑親水性能較好，能改善AEM的穩(wěn)定性和離子導(dǎo)電性，但是交聯(lián)劑長度能確定氧原子數(shù)，其具體作用尚不明確。

在一項(xiàng)最新研究中，仁川國立大學(xué)的科學(xué)家們制造了一種長的AEM聚合物，其中含有銨離子導(dǎo)電基，并用不同長度的含環(huán)氧乙烷交聯(lián)劑將這兩種分子結(jié)合起來。作者通過大量的實(shí)驗(yàn)，比較了不同交聯(lián)劑的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、保水性、氫氧根離子電導(dǎo)率、形貌及穩(wěn)定性。

研究人員最終闡明了交聯(lián)劑過長可以降低AEM性能的相關(guān)機(jī)理。該研究的領(lǐng)導(dǎo)者Tae-HyunKim教授表示：“人們有可能相信，含氧交聯(lián)劑具有更高的親水性和更好的導(dǎo)電性能。但是，研究發(fā)現(xiàn)，過量的重復(fù)氧單元會(huì)增加所得材料的結(jié)晶度或有序度，這反而會(huì)降低其親水性，最終破壞AEM的許多物理化學(xué)特性。

通過對交聯(lián)劑長度的測定，發(fā)現(xiàn)AEM燃料電池性能顯著優(yōu)于無氧交聯(lián)劑的AEM燃料電池。Kim教授表示：“我們的主要結(jié)論是，在最佳交聯(lián)劑中加入環(huán)氧乙烷等高親水性分子，從而提高AEM的基本性能和在燃料電池中的實(shí)際性能。

雖然AEM燃料電池在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化方面還有待提高，但是該研究推動(dòng)了新一代環(huán)保能源的開發(fā)。