揭示CeZnO双金属氧化物:一种有希望的材料,用于开发复合SPPO膜,以提高氧化稳定性和燃料电池性能
Sk Miraz Hossain1,2, Pratyush Patnaik1,2, Ritika Sharma1,2
1Membrane Science and Separation Technology Division, CSIR-Central Salt and Marine Chemicals Research Institute, Bhavnagar 364002, India.
ACS applied materials & interfaces
|January 31, 2024
概括
氧化纳米结构增强了耐用燃料电池的硫化PPO膜. 复合膜显示出改善的质子导电性和功率密度,在恶劣条件下降解最小.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 硫化聚2,6-二甲基-1,4-氧化物 (SPPO) 膜对于质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 是至关重要的.
- 提高SPPO膜的耐用性和效率对于实际的燃料电池应用至关重要.
- 结合功能纳米结构可以改善膜特性,如质子导电性和氧化稳定性.
研究的目的:
- 研究-双金属氧化物 (CeZnO) 纳米结构对SPPO膜性能的影响.
- 为了评估CeZnO@SPPO纳米复合材料膜的耐用性和质子导电性,具有不同的填充载荷.
- 评估开发的复合膜的燃料电池性能.
主要方法:
- 通过辅助沉积合成CeZnO纳米结构.
- 使用WAXS,拉曼,FE-SEM,TEM和XPS进行纳米结构的表征.
- 使用溶液造制造CeZnO@SPPO纳米复合材料膜的制造.
- 膜性质的评估,包括结合水含量,质子导电性和氧化稳定性 (芬顿试验).
- 燃料电池测试以确定功率密度和电流密度.
主要成果:
- CeZnO纳米结构已经成功合成和表征.
- CeZnO@SPPO膜表现出增强的结合水含量和质子导电性,这是由于改善了界面粘附和键.
- 在芬顿的测试后,复合膜显示出极好的氧化稳定性,只有4%的质量损失和6%的质子导电率下降.
- 使用2%CeZnO负载 (SPZ-2) 的SPPO膜在75°C和100%RH时实现了403.2mW/cm2的功率密度和1260.6mA/cm2的电流密度.
- 与原始的SPPO膜相比,SPZ-2在燃料电池性能上有74%的改进.
结论:
- CeZnO纳米结构有效地增强了用于燃料电池应用的SPPO膜的特性.
- CeZnO和SPPO的协同作用改善了质子传输和膜耐用性.
- 优化的SPZ-2膜显示了高性能和长寿命燃料电池的巨大潜力.
