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韩国科学家开发新型双聚合物膜 提高氢燃料电池性能

2021-02-22 浏览次数:2,567 次 盖世汽车

阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)通过膜传输阴离子,将化学能转化为电能。这种电池因具有成本低、相对环保等优点而备受关注,但也存在若干缺点,如离子导电率低、膜化学稳定性差,以及总体性能不高。据外媒报道,韩国科学家开发了一种薄且耐用的新型薄膜,以解决上述问题。

(图片来源:仁川国立大学)

为了制备这种薄膜,科学家们采用一种新方法,在不使用交联剂的情况下,将两种商用聚合物的化学键结合在一起,即聚2,6-二甲基-1,4-苯醚(poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide,PPO)和苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物(poly(styrene-b-(ethylene-co-butylene)-b-styrene,SEBS)。

研究负责人、仁川国立大学(Incheon National University)的Tae-Hyun Kim教授表示:“之前的研究做过类似尝试,以联氨为交联剂,通过交联PPO和SEBS来制备阴离子交换膜(AEM)。虽然AEM表现出极好的机械稳定性,但使用联氨可能导致发生不同的反应,而不是PPO和SEBS之间的反应,难以控制膜性能。在本项研究中,我们在没有使用任何交联剂的情况下,将PPO和SEBS交联起来。”同时,研究团队在PPO中添加一种名为三氮唑的化合物,以增加膜的离子导电性。

用这种方法制备的薄膜厚度可达10μm,即使在95%的室内湿度下,也具有优异的机械强度、化学稳定性和导电性。总的来说,该膜和相应燃料电池的整体性能很高。测试发现,在60°C下,该燃料电池可以稳定工作300小时,最大功率密度超过现有商用AEM,可与领先AEM相媲美。

新型AEM具有良好的发展前景。Kim教授表示:“我们开发的聚合物电解质膜不仅可以用于燃料电池,还可以应用于生产氢气的水电解技术。对于发展氢经济来说,这项研究将起到重要作用。”

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