硫胺-硫胺共聚物作为燃料电池应用的新型,薄型质子交换膜

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:

• 质子交换膜 (PEM) 是燃料电池等电化学设备中的关键组件.
• 目前的PEM,如Nafion,通常依赖于化材料,引发环境和成本问题.
• 开发替代性,高性能,低PEM对于推进燃料电池技术至关重要.

研究的目的:

• 为了引入一种新的类型的-薄质子交换膜.
• 为了研究硫胺-硫胺功能化聚合物的结构-性质关系.
• 在离子导电性和稳定性方面评估这些新膜的性能.

主要方法:

• 用硫胺-硫胺基组功能化的聚烯基聚合物的合成.
• 通过结合各种末端组 (五二,四二,丁,八) 来定制聚合物特性.
• 物理化学性质的表征,包括pKa,玻璃过渡温度 (T_g) 和离子交换能力.
• 使用电化学技术测量质子导电性.

主要成果:

• 在室温下达到高达283mS cm-1的极高质子导电率.
• 证明可调节的pKa值 (5.7为五甲,10.5为基).
• 从151°C降低玻璃过渡温度至49°C,提高灵活性.
• 由于非膨胀的硫胺组,减轻了水的吸收,同时保持了离子交换能力.

结论:

• 与Nafion相比,开发的薄质子交换膜表现出优越的性能.
• 硫胺-硫胺功能化为经济高效,可扩展和高性能离子导体材料提供了一个有前途的途径.
• 这种新型的离子导体类别具有下一代质子交换膜燃料电池的巨大潜力.