ナフィオン・マトリクスの微細構造と特性に対する硫化水性交絡ネットワークの影響

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• ポリマー化学

背景:

• プロトン交換膜 (PEM) は燃料電池技術にとって極めて重要です.
• ナフィオン膜は高アルコールクロスオーバーに苦しんでおり,直接アルコール燃料電池での使用を制限しています.
• 陽子の伝導性を維持しながら アルコールバリア特性を改善することは 重要な課題です

研究 の 目的:

• アルコールバリア性能を改善した新型の水性交互結合型陽子交換膜を開発する.
• 燃料電池用ナフィオン基膜の安定性と効率を向上させる
• 膜の特性に対するクロスリンクの密度と極性の影響を調査する.

主な方法:

• アジドポリスルフォン (SPSU-N3) とアルキニル置換ポリビニルアルコール (APVA) を使用して,ナフィオンマトリックス内でクロスリンクされた膜の製造.
• 効率的なクロスリンクのためにアジド-アルキンクリック化学を使用します.
• メタノール透過性と陽子の伝導性を含む膜特性.

主要な成果:

• 新型ナフィオン/クロスリンクされたSPSU-N3とAPVA膜はメタノール浸透性が有意に低下した (1. 86 × 10−7 cm2 s−1) であり,改造されたナフィオンと比較して88%減少した.
• 高い陽子選択性が維持された (18. 5 × 104 S s cm−3).
• 交互接続ネットワークの極性の増加と高い交互接続密度は,アルコールバリア性能の改善に寄与しました.

結論:

• 開発された水性結合膜は,伝統的なナフィオンと比較して優れたアルコールバリア特性を提供します.
• この進歩は,直接アルコール燃料電池の性能と安全性を高めることを約束しています.
• クリック化学のアプローチは,高度な陽子交換膜の設計に有効な戦略を提供します.