引入含有四级基的聚合物离子液体,以构建具有高质子导电性和稳定性的高温质子交换膜
Wanzhen Wu1, Di Yu1, Yu Luo1
1School of Chemical Engineering, Changchun University of Technology, Changchun 130012, People's Republic of China.
混合结聚胺醇 (OPBI) 与聚合物离子液体 (PILs) 的新膜显示出对高温质子交换膜燃料电池 (HT-PEMFCs) 的承诺. 这些材料表现出增强的质子导电性和酸保留,这对于高效的燃料电池运行至关重要.
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
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 高温质子交换膜 (HT-PEM) 对先进的燃料电池技术至关重要.
- 以太结合聚胺醇 (OPBI) 是一个有前途的基材,但需要增强以获得最佳性能.
- 结合特定的功能组可以改善质子运输和酸保持.
研究的目的:
- 通过将聚合物离子液体 (PIL) 集成到OPBI中来开发新的HT-PEM材料.
- 研究PIL含量对膜性质的影响,包括质子导电性和酸 (PA) 保留.
- 评估这些新膜在高温质子交换膜燃料电池 (HT-PEMFCs) 中的性能.
主要方法:
- 合成交叉链接的OPBI膜,其中包含具有四级基的PIL.
- 在各种条件下 (温度,湿度) 描述膜结构,PA吸收和PA保留.
- 测量质子导电性和燃料电池功率密度.
主要成果:
- 最佳的膜组成 (OPBI-PIL-30%) 显示了高的PA吸收 (323.24%) 和出色的质子导电性 (113.94mS cm-1在180°C).
- OPBI-PIL-30%表现出优越的PA保留 (71.38%在240小时后在80°C/40%的RH和86.89%在160°C无水).
- OPBI-PIL-20%实现了436.19mW cm-2的最大功率密度,表明了有利的机械和导电性质.
结论:
- 开发的OPBI-PIL-X膜显示出HT-PEMFC应用的巨大潜力,因为它增强了质子传输和酸保留.
- 将PIL与四等基相结合,有效地提高了基于OPBI的膜的性能.
- 这些材料为更高效,更耐用的高温燃料电池系统提供了可行的途径.
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