隙間強化無水質陽子伝導性を有するインシチュエーションゲル化共性有機枠膜
Jin Zhang1,2, Han Zhang1, Ya-Ru Kong1
1State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering and College of Chemistry and Molecular Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing, 211816, P. R. China.
Journal of the American Chemical Society
|April 28, 2025
まとめ
研究者らは高温燃料電池のための新しい共性有機フレームワーク (COF) ゲル膜を開発した. これらの自立した無水質陽子交換膜 (APEM) は,無水質条件下での優れた伝導性と電力密度を示しています.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- 化学工学
背景:
- 高性能無水質陽子交換膜 (APEM) は電気化学の応用には不可欠ですが,開発は困難です.
- 配合性有機フレームワーク (COF) は,調節可能な構造のためAPEMにとって有望ですが,それらを使用可能な膜に処理することは困難です.
研究 の 目的:
- 高温プロトン交換膜燃料電池 (HT-PEMFC) のための自立したCOFベースのAPEMを製造するための新しい戦略を開発する.
- COF粉末の加工制限を克服し,APEMの実用的なアプリケーションに活用する.
主な方法:
- COFのゲル膜を作るために,酸化と凝固を含む新しい方法が採用されました.
- COFはゲル化剤として作用し,膜構造内で陽子を捕まえる.
- 陽子の空白がCOFゲルで形成され,陽子の移動が強化された.
主要な成果:
- COFゲル膜は,140°C以上の温度で0.1 S cm−1を超える,有意に増加した陽子伝導性を示した.
- COFゲルを使用した膜電極組は,無水状態で180 °Cで最大電力密度150 mW cm−2を達成した.
- 開発された膜は,以前に報告されたほとんどのCOF材料を上回った.
結論:
- この研究は,自立したCOFベースのAPEMを製造するための革新的なアプローチを提示しています.
- 開発されたCOFゲル膜は,燃料電池技術におけるAPEM,特にHT-PEMFCにとって重要な進歩を表しています.
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