Linköping 大学(林雪平大学)有机电子实验室的研究人员开发了一种燃料电池，它使用木质素作为燃料，这是造纸工业中的一种便宜副产品，同时也是最常见的生物聚合物之一。图片来源： Linköping Universitet

木质素是一种可以将纤维素纤维粘合在一起形成坚固耐用木材的生物聚合物，林木里大约有25%是木质素。在纸浆的化学制造过程中，只有纤维素是制造纸张的理想组分，所以木质素会溶解在硫酸盐或亚硫酸盐中，因此木质素便宜且容易获得。它是一种生物聚合物，由大量碳氢化合物链编织而成，可在工业过程中分解为高能的苯二醇。其中，邻苯二醇占木质素的7%。Xavier Crispin教授领导的 Linköping 大学有机能源材料部门研究小组通过研究发现，苯二醇这种类型的分子是一种非常好的燃料电池燃料。

传统燃料电池中最常使用的燃料是氢气，它能与空气中的氧气发生反应。化学能在燃料电池中转化为电能，并释放水和热。然而全球96%的氢气来自非可持续能源，并且获取氢气的过程伴随着二氧化碳的排放。

燃料电池中使用的其他燃料是乙醇和甲醇，但这些燃料在反映的过程中同样也会产生二氧化碳。并且，容纳自由电子所需的电极通常由铂制成，这是一种昂贵又稀少的金属元素。

然而，苯二醇是一种芳香族分子，并且金属电极不能用于含有苯二醇的燃料电池中，因为会促使反应变得稍微复杂。研究人员改用由常用导电聚合物PEDOT：PSS制成的电极。这种聚合物既具有导电的特性，同时具有多余的质子。这就意味着它可以用作电极和质子导体。

“PEDOT：PSS是苯二酚反应的一种理想催化剂例如邻苯二酚，”Xavier Crispin说。

燃料的化学能被转化为电能时不形成二氧化碳。

“在燃料电池中使用乙醇等燃料时，人们通常会说它对气候影响不大，因为二氧化碳是大气循环的组成部分，这意味着乙醇被认为是一种绿色燃料。我们现在可以制造不会排放任何二氧化碳的电力，我们的燃料将因此成为超级绿色能源。这种技术既便宜又可进行扩展研究，” Xavier Crispin说。

目前只有少数研究小组研究了PEDOT：PSS作为电极和催化剂材料的可能性。

“在电化学领域，关于PEDOT：PSS的基本研究十分缺乏。”Xavier Crispin总结道，同时他自豪地介绍了他的博士生Canyan Che和首席研究工程师Mikhail Vagin，他们同样是燃料电池研究小组成员。

研究人员已经计算出，新型燃料电池产生的电量与目前使用乙醇和甲醇的燃料电池大致相同。

“我们已经探索得到从木质素生产邻苯二酚的有效方法，并且我们是世界上第一个展示并且使用这种林业原料作为燃料的燃料电池公司，”Xavier Crispin总结道。

但这种燃料电池仍然需要改进和优化功能。

对于使用木质素作为燃料的燃料电池的研究结果已发表在科学期刊《Advanced Sustainable Systems》杂志上。

该研究由数字纤维素中心主持，由Vinnova提供资金支持，同时也是政府在 Linköping 大学先进功能材料战略投资的一部分。