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学问科普:新式可抓续燃料电板膜,克服了关节的环境障翳

发布日期:2024-12-21 18:52    点击次数:119

名古屋大学(Nagoya University)的辩论东说念主员成就了一种磷酸团聚物,该团聚物带有疏水终止剂,可用于燃料电板电解质,使其大约在高温、低湿度下驱动。

日真名古屋大学的Atsushi Noro指令的一个辩论小组推出了一种冲破性的燃料电板电解质野心,其脾气是带有碳氢化合物终止剂的膦酸团聚物。这种翻新的行动使燃料电板大约在高温(100°C以上)和低湿度下有用职责,克服了平方遴选的要紧障翳。辩论收尾发表在《ACS期骗高分子材料》杂志上。

燃料电板通过氢和氧的电化学汇集来发电,只产生水当作副居品,使其成为一种清洁动力责罚决议。然则,在传统燃料电板中使用全氟磺酸团聚物 —— 分类为全氟烷基物资和多氟烷基物资(PFAS) —— 引起了情切。这些物资在环境中抓续存在并在生物体中积聚,导致好多国度现实经管遣散。

膦酸团聚物的上风与挑战

与PFAS不同,膦酸烃团聚物不含氟,因此不太可能在环境中抓续存在。这些团聚物在高蔼然低湿条目下也说明出规章的化学明白性。尽管有这些优点,但传导性差和磷酸基团的亲水性遣散了它们的使用,可能导致在湿气环境中熔化。

为了克服这些挑战,Atsushi Noro在团聚物主链和磷酸类烃团聚物的磷酸基团之间引入了疏水终止剂。这使得即使在高蔼然低湿度下,也能完毕水不溶性、化学明白性和中等导电性。此外,疏水终止物有用地废除了水,确保了材料的明白性。

栽种膜的性能

与无疏水终止剂的聚苯乙烯膦酸膜和市售的交联磺化聚苯乙烯膜比较,新膜在滚水中的水不溶性显明更高。

Atsushi Noro示意:“在120°C和20%相对湿度的条目下,所成就的膜的导电性比聚苯乙烯膦酸膜高40倍,比交联磺化聚苯乙烯膜高4倍。”

Atsushi Noro不时说说念:“寻找一种在低湿度和高温条目下职责的燃料电板将为燃料电板汽车提供好多上风。最初,燃料电板电极上的反映在更高的温度下进行得更快,从而增强了燃料电板的举座性能,栽种了发电收尾。其次,由于氢燃料中的微量CO倾向于在较低温度下吸附在催化剂上,而不是在较高温度下,电极的一氧化碳中毒减少了。第三,燃料电板受益于高温下更高效的散热,允许更浮浅的冷却系统野心,无需外部加湿,使系统更轻、更紧凑。”

这项辩论获取了新动力和工业技巧发展组织(NEDO)的解救。证据NEDO燃料电板和氢技巧发展道路图,本辩论中建议的电解质膜野心主张标记着对成就解救向净零碳社会滚动的下一代燃料电板的要紧孝敬。与建议的野心主张相关的材料的专利肯求如故在日本和其他几个国度提交。





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