アリファティック/アロマティックポリイミドイオノマーが,燃料電池アプリケーションのプロトン伝導膜として使用されています

科学分野:

• ポリマーサイエンスの科学
• 電気化学 電気化学について
• マテリアルサイエンス 材料科学

背景:

• 耐久性のある,陽子伝導性ポリマー電解質膜の開発は,燃料電池技術の進歩に不可欠です.
• ナフィオン (Nafion) のような高化イオノマーは広く使用されていますが,コストと高温性能の制限があります.
• 耐久性を高め,同等または優れた性能を提供する代替材料が必要である.

研究 の 目的:

• 燃料電池アプリケーションのための新しい硫化ポリイミドイオノマーを合成し,特徴づけること.
• 合成された膜の陽子伝導性,機械特性,およびガス浸透性を評価する.
• 燃料電池環境におけるこれらのイオノマーの長期的な耐久性と性能を評価する.

主な方法:

• ポリコンデンサ反応による硫化ポリイミドイオノマーの合成.
• イオン交換能力 (IEC),陽子の伝導性,および機械的性質の特徴.
• 水性ドメイン構造を調査するための顕微鏡分析.
• ガス浸透度測定 (H2とO2) と燃料電池テスト.

主要な成果:

• 透明で柔らかい膜としてIEC1.78~2.33mequiv/gの硫化ポリミドイオノマー (1) を合成した.
• 陽子の伝導性は,より高い温度 (140°C) と100%のRHでナフィオンに匹敵し,0.18 S cm (-1) に達します.
• ナフィオンと比較して,水素と酸素の透過性が著しく低い (1〜2桁).
• Nafionに匹敵する燃料電池性能と5000時間以上の優れた耐久性を実証しています.

結論:

• アリファティックグループを持つ硫化ポリミドイオノマーは,燃料電池のプロトン伝導性と安定性を有望に示しています.
• 高いIECと分岐構造は,分散した水性ドメインを介してプロトンの輸送を改善するのに寄与します.
• これらの新しい膜は,強化されたガスバリア特性と長期的な耐久性を持つナフィオンに有効な代替案を提供します.