基于硫化聚乙烯醇和聚乙烯胺基的新型无膜,配有硫化蒙莫里隆尼特纳米填充剂,用于PEMFC应用
Manhal H Ibrahim Al-Mashhadani1,2,3, Gábor Pál Szijjártó1, Zoltán Sebestyén1
1Institute of Materials and Environmental Chemistry, HUN-REN Research Centre for Natural Sciences, Magyar Tudósok Körútja 2, H-1117 Budapest, Hungary.
Membranes
|October 25, 2024
概括
这项研究开发了用于质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的新型无复合膜. 性能最好的膜含有7%的硫化蒙莫里隆石 (S-MMT),具有出色的离子交换能力和功率密度,为Nafion提供了有前途的替代品.
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
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 对于清洁能源至关重要,但依赖于昂贵且对环境有害的化膜,如Nafion.
- 开发具有成本效益,高性能和无替代品是一个重大的研究挑战.
研究的目的:
- 为了合成和描述用于PEMFC应用的新型无复合膜.
- 研究硫化蒙莫里隆石 (S-MMT) 含量对膜性质和性能的影响.
- 评估这些膜作为传统高化膜的替代品的潜力.
主要方法:
- 用于制备S-PVA和PEBAX 1657的混合膜,含有不同S-MMT填充剂含量 (0-7%) 的溶液造技术.
- 使用X射线衍射 (XRD) 和里埃变换红外光谱 (FT-IR) 来分析膜晶度和组件相互作用.
- 进行了机械,化学稳定性,离子交换能力和吸水试验.
- 燃料电池性能测试以确定电流和功率密度.
主要成果:
- 增加的S-MMT含量改善了S-PVA和PEBAX 1657之间的兼容性,这是由于结合,提高了拉伸强度和化学稳定性.
- 含有7%S-MMT的膜表现出最高的离子交换能力 (0.46 meq/g) 和水吸收率 (51.61%) 与可接受的胀 (22.65%).
- 7%的S-MMT复合膜在PEMFC测试中达到149.5mA/cm2的高电流密度和49.51mW/cm2的功率密度.
结论:
- 开发的无复合膜在PEMFC应用中表现出卓越的性能和性能.
- 7%的S-MMT复合膜显示出作为传统Nafion膜的可行替代品的巨大潜力.
- 这项研究有助于开发用于燃料电池技术的可持续和成本效益高的材料.
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