超薄的质子导电载体层,用于将原子薄的二维材料与新一代PEM的质子交换聚合物进行可扩展的集成

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
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 质子交换膜 (PEM) 对燃料电池等应用至关重要,需要高质子导电性和最小的反应物交叉.
• 原子薄的二维材料,如石墨烯,通过创建选择性障碍来提高PEM性能.
• 需要可扩展的合成和集成方法来将实验室发现转化为实用的下一代PEM.

研究的目的:

• 研究用于将单层石墨烯与Nafion 211 (N211) 质子交换聚合物接口的可扩展方法.
• 评估不同石墨烯转移技术对膜质子导电性和反应物交叉的影响.
• 为了证明在燃料电池中得到的石墨烯-纳菲安膜的性能.

主要方法:

• 在铜上通过可扩展化学蒸汽沉积 (CVD) 合成单层石墨烯.
• 使用三种方法将石墨烯与N211进行接口:对Nafion载体层进行旋转涂层 (旋转+),冷压和热压.
• 对H2燃料电池的缺陷,质子导电性和性能进行了表征膜,测量功率密度和H2交叉.

主要成果:

• 与冷压和热压方法相比,旋转+ scoop 方法产生了较高的面积质子导电率,显示 ~ 50% 的减少.
• 热压和冷压膜中的质子导电性通过浸泡HCl来恢复,这归因于较厚的Nafion中较大的阴离子储库.
• N211adgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgad

结论:

• 通过spin+scoop进行可扩展的石墨烯集成是制造高性能质子交换膜的一个有前途的方法.
• 该方法有效地减少了反应剂交叉,同时保持了足够的质子导电性,用于燃料电池和电池等应用.
• 这项工作为使用二维材料进行能源转换和分离技术的先进PEM铺平了道路.