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科学家研发可在-20 至200°C运行的新型燃料电池

发布时间:2022-01-21 09:26:28   发布来源:中国特气网   打印本页

质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 是一种动力电池,可以将氢和氧之间的电化学反应过程中产生的化学能转化为电能。虽然这些电池是非常有前途的能源解决方案,但大多数只能在有限的温度范围内运行,例如 80 90℃或 140 180℃。

中国科学院、天津师范大学和天津大学的研究人员最近设计了一种新型 PEMFC,它可以在更广泛的温度范围内运行,特别是 -20 200 °C。他们的论文发表在Nature Energy上,可以促进 PEMFC 技术的广泛使用,同时降低其制造成本。

“当我们考虑到聚苯并咪唑 (PBI)膜中的磷酸 (PA) 泄漏时,根据酸碱相互作用的概念,我们认为苯并咪唑会吸收分子 PA李南文,这篇论文的作者告诉 TechXplore而另一方面,PBI 膜中的所有其他 PA 分子大多是通过氢键相互作用保留的。这就像一条狗链束缚了一只狗,因此其他狗只是通过亲属关系跟随这只狗。但是,如果我们可以建一个狗窝,关上前门,这个狗窝里的所有狗都不能轻易出来。

李 和他的同事最近进行的研究的主要目的是制造一种可以吸收 PA 的膜。为了进一步加强其捕获 PA 的能力,研究人员利用了所谓的毛细虹吸效应,通过这种效应,液体可以很容易被吸收。

当将毛细管虹吸效应应用于传统膜时,液体可能不容易释放。因此,该团队决定使用 Tröger 基础 (TB) 聚合物制造膜,这种材料具有超高的固有微孔率。

“TB 聚合物中的超微孔充当 PA 吸收和保留的毛细管,就像在狗窝的比喻中一样,李解释说。通过调节单体的化学结构,可以控制聚合物膜的孔径和分布。其中一种孔径约为3.5 Å的膜表现出最好的PA分子虹吸作用,从而具有最佳的导电稳定性,使燃料电池性能工作在广泛的温度范围内。