新型宽温区高温聚合物电解膜“出炉”

时间： 2023-09-22 03:33     浏览量：520

本报讯（见习记者孙丹宁）中国科学院大连化学物理研究所研究员王素力和孙公权团队在高温聚合物电解质膜方面取得新进展。他们研发出了一类磷酸掺杂聚联苯基哌啶电解质膜，拓宽了高温聚合物电解质膜燃料电池（HT-PEMFC）的操作温度，为该类电池的实际应用奠定了基础。相关成果近日发表于《材料化学A》。审稿人认为，“该工作首次将哌啶基电解质膜应用于HT-PEMFC领域”。

HT-PEMFC具有一氧化碳毒化能力强、水热管理简单等优势，近年来成为研究热点。而传统的磷酸掺杂聚苯并咪唑膜，由于磷酸与聚苯并咪唑之间的结合能低，在低温、高湿环境下磷酸流失严重，导致该类电池工作温度被限制在140℃至180℃。拓宽高温聚合物电解质膜的工作温度，有助于缩短电池启动时间，提高电池的环境适应性。

研究团队利用哌啶阳离子与H2PO4-间的高结合能这一特点，研制出了一类新型磷酸掺杂聚联苯基哌啶电解质膜。团队通过取代基效应调控哌啶阳离子周围的空间位阻、聚合物电解质膜的亲疏水性和自由体积，进一步促进了电解质膜与磷酸间的相互作用，并将电解质膜的工作温度拓宽到40℃至160℃。特别是在120℃、干气进料这一“汽车中燃料电池的理想运行条件”下，该类膜组装的燃料电池峰值功率密度超过1.5W/cm2，且稳定运行时间超过1000小时，展示了该类聚合物电解质膜的优势与实际应用潜力。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1039/D3TA02158K

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