高温聚合物电解质膜燃料电池的性能作为聚胺醇膜修饰的功能
Julia Müller-Hülstede1, Dana Schonvogel1, Julian Büsselmann1
1German Aerospace Center (DLR), Institute of Engineering Thermodynamics, Carl-von-Ossietzky-Str. 15, 26129, Oldenburg, Germany.
ChemSusChem
|October 21, 2025
概括
研究人员修改了用于高温燃料电池的聚胺醇 (PBI) 膜,发现SiC填充剂提高了性能和降低了电阻. 其他修改,如交叉链接,由于酸漏,表现较差.
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:
- 高温质子交换膜燃料电池 (HT-PEMFC) 通常使用酸合聚胺醇 (PBI) 膜.
- 目前的PBI膜面临着酸和机械稳定性不足的挑战,这阻碍了它们的长期性能.
研究的目的:
- 研究PBI膜的五种不同修改,以提高HT-PEMFC中的机械稳定性和性能.
- 评估无机填充剂 (SiC,Si3N4,SiO2),交叉连接和高固体含量对膜特性和燃料电池性能的影响.
主要方法:
- 开发了五种PBI膜修饰,包括无机填充物,交联或高固体含量高达18%的重量.
- 所有的修改都被集成到膜电极组件 (MEAs) 中,使用商业Celtec-P膜的工业制造工艺.
- 与Celtec标准相比,进行了HT-PEMFC测试,以评估修改后的膜的性能和稳定性.
主要成果:
- 包含SiC颗粒的PBI膜表现出与Celtec标准相当的性能,膜阻力降低.
- 交叉连接和高固体含量的PBI膜表现最差,原因是酸和质子运输阻力增加.
- 当燃料电池使用重制气运行时,没有观察到膜修改的显著有益影响.
结论:
- 在HT-PEMFC中,通过降低电阻来提高PBI膜性能,SiC颗粒的结合是一个有希望的策略.
- 交叉连接和高固体含量修改需要进一步优化,以克服与酸和质子导电性相关的限制.
- 这项研究为将新型HT-PEM候选物集成到工业制造工艺中提供了宝贵的见解,并与商业化技术进行了直接比较.
