双重交联的3D分层PBI质子交换膜,用于在200°C以上的燃料电池稳定性能
Liang Zhang1, Mengjiao Liu1, Danyi Zhu1
1Center for Membrane Separation and Water Science & Technology, College of Chemical Engineering, Zhejiang University of Technology, 310014, Hangzhou, China.
Nature communications
|April 22, 2024
概括
具有双重交叉连接结构的新型聚胺醇膜可以克服高温燃料电池降解. 这些膜有效地保留酸,确保在200°C以上的先进能源应用中保持稳定的性能.
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 (PEMs) 对燃料电池至关重要,但酸合膜在200°C以上降解.
- 退化是由膜爬行,酸蒸发,迁移,脱水和凝结引起的.
研究的目的:
- 开发新型聚胺醇 (PBI) 膜,增强其稳定性,用于高温燃料电池操作.
- 解决传统酸合PEMs的局限性.
主要方法:
- 使用聚酸sol-gel工艺制造具有双重交联3D层结构的凝状态PBI膜.
- 膜性质的表征,包括酸保留,爬行阻力和质子导电性.
- 在高温下 (200-240°C) 评估燃料电池性能.
主要成果:
- 新型PBI膜在200°C以上的温度下表现出稳定的运行.
- 膜有效地定了酸,防止了96%的脱水和凝结.
- 实现了高透平面质子导电率 (0.348 S cm−1) 和出色的峰值功率密度 (1.20-1.48 W cm−2).
- 在220°C下,在250小时内表现出低电压衰变率 (0.27 mV h-1).
结论:
- 开发的双交联PBI膜提供了卓越的高温稳定性和质子导电性.
- 这些膜显示出与甲醇蒸汽改造系统直接集成的巨大潜力.
- 这些发现为更耐用,更高效的高温燃料电池技术铺平了道路.
