全新低成本環保技術,將造紙廠副產物木質素製成燃料電池

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 19 日 12:00 | 分類 環境科學 , 生態保育 , 能源科技 follow us in feedly

木質素(lignin)為植物和藻類重要結構材料,在樹皮或是木材中由為常見,為造紙廠副產物之一,而瑞典林雪坪大學(LiU) 有機電子研究室以此材料開發燃料電池,打造低價環保綠色燃料技術。



當今燃料電池大多以補充氫氣為主,但地球上 96% 氫都是來自於化石燃料,在生產過程中並沒有達到 100% 無碳能源。乙醇基和甲醇基等燃料電池也會產生二氧化碳,其電極更是由昂貴又稀少的鉑製成。

而木質素是常見生物聚合物,樹木約 25% 為木質素,用來讓纖維素纖維緊密聚集使木材更堅固,在紙漿化學製造中,由於纖維素是紙張的理想材料,為了讓兩者分離,木質素會溶解在硫酸鹽或亞硫酸鹽製法中,為造紙廠的副產物之一,因此木質素是個更便宜且容易取得的材料。

木質素由大量碳氫化合物鏈組成,會在工業製造分解成苯二酚(benzenediols),其中苯二酚異變體兒茶酚(catechol)則占木質素 7%。LiU 有機能源材料研究 Xavier Crispin 教授發現該分子為電池優良燃料。

不過苯二酚是芳香族分子(aromatic molecules),不適合用金屬當成苯二酚燃料電池電極,不然反應會過於複雜。因此研究員改用常見的導電聚合物 PEDOT:PSS 當作電極,該聚合物可同時當作電極和質子導體。 Crispin 表示,對於兒茶酚等苯二酚反應來說,PEDOT:PSS 是理想催化劑,燃料也能被轉化為電,更不會形成二氧化碳。

Crispin 指出,人們採用乙醇等燃料時,通常會聲稱其對氣候與環境影響不大,因為二氧化碳是循環一部分,獲是可利用二氧化碳再製造乙醇。然而現在團隊已開發能生產電力、又不會排放任何二氧化碳的技術,可說是既便宜又環保。

研究也指出,新燃料電池產生的電力與甲醇基、乙醇基燃料電池相同。Crispin 表示,已有效從木質素製造兒茶酚,不過團隊未來仍需要改進和最佳化電池性能。該研究已發表在《Advanced Sustainable Systems》。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;圖片來源:LiU