最近在应用共价有机框架基础上的离子导体在质子交换膜燃料电池中的进展
Yanli Lu1, Shengjie Zhou1, Chenrui Zhu1
1Ministry of Education Key Laboratory of Cluster Science, Beijing Key Laboratory of Photoelectronic/Electro photonic Conversion Materials, Frontiers Science Center for High Energy Material, Advanced Technology Research Institute (Jinan), School of Chemistry and Chemical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing, 100081, P. R. China.
共价有机框架 (COFs) 对质子交换膜燃料电池 (PEMFCs) 非常有前途,提供高质子导电性和提高燃料电池性能. 进一步的研究旨在克服广泛采用的挑战.
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:
- 共价有机框架 (COF) 具有可调节的孔隙性和功能多功能性.
- 碳化合物已成为增强质子交换膜燃料电池 (PEMFCs) 中质子导电性的有前途材料.
研究的目的:
- 审查用于PEMFC应用的基于COF的材料的最新进展.
- 分析改善COF材料中质子导电性和机械稳定性的策略.
- 突出COF在解决传统燃料电池组件局限性的潜力.
主要方法:
- 关于COF合成和PEMFC应用的文献综述.
- 孔隙工程,功能组修改和混合设计的分析.
- 评估COF作为质子导体,宿主矩阵和添加剂的作用.
主要成果:
- 功能化的COF可以在90°C/100%RH下达到>0.89 S cm-1的质子导电性,与Nafion相似.
- 催化剂层中的COF修饰的离子体增加了燃料电池峰值功率密度的1.6倍.
- 碳氧化具有作为内在质子导体,宿主矩阵和复合添加剂的潜力.
结论:
- 碳氧化为推进PEMFC技术提供了显著的潜力,显示出高导电性和性能提升.
- 膜耐用性,可扩展性和在苛刻条件下 (低湿度,高温) 的性能仍然存在挑战.
- 未来的研究应该专注于结构优化,接口兼容性和下一代PEMFC的成本效益综合.
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