ในทางตรงกันข้ามเซลล์เชื้อเพลิงแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนประจุลบ (AEM) ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกกว่าและสามารถให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ในเซลล์เหล่านี้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH - ) จะถูกหมุนเวียนแทนโปรตอนโดยใช้อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ที่ประกอบด้วยกระดูกสันหลังโพลีเมอร์และกลุ่มที่นำไอออน วิธีหนึ่งในการปรับปรุงคุณสมบัติของอิเล็กโทรไลต์ดังกล่าวคือการเชื่อมขวาง - เชื่อมโยงหน่วยพอลิเมอร์ทางกายภาพหรือทางเคมีเข้าด้วยกันผ่านโซ่ด้านข้างของโมเลกุล

แม้ว่าตัวเชื่อมขวางที่มีออกซิเจนจะช่วยปรับปรุงเสถียรภาพและความสามารถในการนำอิออนของ AEM โดยอาศัยความสามารถในการชอบน้ำหรือความสัมพันธ์กับน้ำผลของความยาวของตัวเชื่อมขวางซึ่งกำหนดจำนวนอะตอมของออกซิเจนยังไม่เป็นที่เข้าใจในรายละเอียด

เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับปัญหานี้นักวิทยาศาสตร์จาก Incheon National University ได้ทำการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ซึ่งพวกเขาได้เตรียมโพลีเมอร์ AEM แบบยาวที่มีกลุ่มที่นำแอมโมเนียมอิออนและเชื่อมโมเลกุลเหล่านี้เข้าด้วยกันโดยใช้เอทิลีนออกไซด์ (EO) ซึ่งมีกากบาทที่มีความยาวต่างๆ จากการทดลองที่หลากหลายพวกเขาเปรียบเทียบ AEM ที่มีความยาวของตัวเชื่อมขวางที่แตกต่างกันในแง่ของคุณสมบัติทางกลและทางความร้อนความสามารถในการกักเก็บน้ำความสามารถในการนำOH -ไอออนสัณฐานวิทยาและความเสถียร ผลการวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในJournal of Membrane Scienceซึ่งเป็นวารสารชั้นนำในสาขาวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์

การทดลองช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายกลไกที่ความยาวของตัวเชื่อมขวางที่มากเกินไปอาจทำให้ประสิทธิภาพของ AEM ลดลงในที่สุด ศาสตราจารย์แทฮยอนคิมผู้นำการศึกษาอธิบายว่า“ แม้ว่าจะเป็นเรื่องง่ายที่จะคาดเดาได้ว่าเครื่องเชื่อมขวางที่มีออกซิเจนจะเพิ่มความสามารถในการดูดน้ำและอาจนำไปสู่การนำไอออนิกที่ดีขึ้น แต่ผลการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าหน่วยออกซิเจนที่ทำซ้ำจำนวนมากเกินไปจะเพิ่ม ความเป็นผลึกหรือระดับความเป็นระเบียบของวัสดุที่เกิดขึ้นในทางกลับกันสิ่งนี้ช่วยลดความเป็นน้ำและลดคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์หลายอย่างของ AEM ได้ในที่สุด "

หลังจากสร้างความยาวที่เหมาะสมที่สุดสำหรับตัวเชื่อมขวางแล้วนักวิจัยได้เตรียมเซลล์เชื้อเพลิง AEM และพบว่าประสิทธิภาพที่ได้นั้นดีกว่าเมื่อใช้ AEM ที่ไม่มีตัวเชื่อมขวางที่มีออกซิเจน รู้สึกตื่นเต้นกับผลลัพธ์ที่ได้ศาสตราจารย์คิมกล่าวว่า: "สิ่งสำคัญที่ได้จากการศึกษาของเราคือการเพิ่มโมเลกุลที่มีความสัมพันธ์กับน้ำสูงเช่นเอทิลีนออกไซด์ลงในตัวเชื่อมขวางที่มีความยาวเหมาะสมเป็นกลยุทธ์ที่ถูกต้องในการปรับปรุงคุณสมบัติพื้นฐานของ AEM และประสิทธิภาพใน เซลล์เชื้อเพลิงที่แท้จริง "

แม้ว่าจะยังมีช่องว่างสำหรับการปรับปรุงก่อนที่เซลล์เชื้อเพลิง AEM จะสามารถนำไปใช้ในทางปฏิบัติและเชิงพาณิชย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่การศึกษานี้ช่วยให้สังคมของเราก้าวไปอีกขั้นไปสู่การเป็นที่นิยมของแหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในยุคหน้า