突破性質子交換膜！大幅提升氫能儲存效率的關鍵技術
科技
05-08
韓國研究團隊近期開發出一款革命性質子交換膜(PEM)，能顯著提升電化學儲氫系統效能。這項突破性研究登上《Journal of Materials Chemistry A》期刊封面，引發學界高度關注。
韓國化學技術研究院的Soonyong So博士與延世大學Sang-Young Lee教授聯手，採用新型碳氫聚合物SPAES（磺化聚芳醚碸），成功研發出適用於液態有機氫載體(LOHC)的次世代PEM。相較於市售的全氟化膜Nafion，這款SPAES膜不僅將甲苯滲透率降低60%以上，更將氫化法拉第效率提升至72.8%。
液態有機氫載體如甲苯，因能在溫和條件下儲運氫氣，相較於高壓壓縮(超過100大氣壓)或超低溫液化(-252.9°C)的儲氫方式更具優勢。然而在電化學氫化系統中，甲苯穿透膜材的問題長期困擾研究人員，不僅降低效率，更會汙染陽極端的氧氣析出反應(OER)催化劑。
為解決這些難題，研究團隊特別設計出親水域僅約2.1奈米的新型SPAES膜。這些狹窄的質子通道能有效阻擋甲苯分子，使其擴散率降低20倍之多。實驗資料顯示，甲苯穿透量減少60%的同時，法拉第效率也從Nafion的68.4%提升至72.8%。
在48小時的長期運轉測試中，電壓衰減率更從1270 mV/h大幅降低40%至728 mV/h。這款膜材同時展現優異的化學與機械穩定性，長時間使用後結構幾乎沒有變化。研究人員預估，這項技術可望在2030年前實現商業化，推動獨立高效電化學儲氫系統的發展。
So博士強調，這項研究為電化學儲氫的膜技術瓶頸提供解方。韓國化學技術研究院院長Youngkook Lee更指出，該技術可廣泛應用於氫燃料電池車、氫能發電等環保能源系統，為氫能經濟發展注入強勁動能。
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