高導電性および安定性アニオン交換膜燃料電池における共振組成からのイオンハイウェイ

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• ポリマー化学

背景:

• 燃料電池のための安定した,高伝導性アニオン交換膜 (AEM) の開発は極めて重要です.
• 既存のAEMはアルカリ環境では 化学的・機械的な安定性に問題があります
• 効率的な水酸化物輸送は燃料電池の高性能に不可欠です.

研究 の 目的:

• イオン伝導性とアルカリの安定性を高める新しいクロスリンクされたポリマー膜の設計と合成.
• イオン輸送を促進する"イオン高速道路"の役割を調査する.
• 性燃料電池におけるこれらの膜の性能を評価する.

主な方法:

• 負荷分散型ピラゾリウムカチオンとホモコンジューゲートトリプチケンを有する交結ポリマー膜の合成.
• 導電性,水吸収,イオン交換能力を含む膜の特性.
• アルカリ性安定性試験とプラチナ金属触媒を用いた燃料電池性能評価

主要な成果:

• 80 °Cで111.6 mS cm^{-1の伝導性を達成し,低水吸収率 (7.9%) とイオン交換能力 (0.91 mmol g-1) を有している.}
• 既存の材料と比較して,水分とイオン交換能力が低下した場合に,著しく高い伝導性を示した.
• 性安定性試験の30日後に初期伝導性の75%以上を維持した.
• 単一の燃料電池は0.73Wcm−2のピーク電力密度と400時間の安定した動作を達成した.

結論:

• "イオン高速道路"の設計は,アルカリ環境での水酸化物輸送と膜の安定性を効果的に強化します.
• これらの新しい膜は高性能のアルカリ燃料電池に 期待できる代替品です
• この発見により,より耐久的で効率的な電気化学的エネルギー変換装置が開発されるでしょう.