新型寬溫區(qū)高溫聚合物電解膜“出爐”
來源：中國科學(xué)報 時間：2023-09-21 10:34
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員王素力和孫公權(quán)團隊在高溫聚合物電解質(zhì)膜方面取得新進展。他們研發(fā)出了一類磷酸摻雜聚聯(lián)苯基哌啶電解質(zhì)膜，拓寬了高溫聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（HT-PEMFC）的操作溫度，為該類電池的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)成果近日發(fā)表于《材料化學(xué)A》。審稿人認(rèn)為，“該工作首次將哌啶基電解質(zhì)膜應(yīng)用于HT-PEMFC領(lǐng)域”。
HT-PEMFC具有一氧化碳毒化能力強、水熱管理簡單等優(yōu)勢，近年來成為研究熱點。而傳統(tǒng)的磷酸摻雜聚苯并咪唑膜，由于磷酸與聚苯并咪唑之間的結(jié)合能低，在低溫、高濕環(huán)境下磷酸流失嚴(yán)重，導(dǎo)致該類電池工作溫度被限制在140℃至180℃。拓寬高溫聚合物電解質(zhì)膜的工作溫度，有助于縮短電池啟動時間，提高電池的環(huán)境適應(yīng)性。
研究團隊利用哌啶陽離子與H2PO4-間的高結(jié)合能這一特點，研制出了一類新型磷酸摻雜聚聯(lián)苯基哌啶電解質(zhì)膜。團隊通過取代基效應(yīng)調(diào)控哌啶陽離子周圍的空間位阻、聚合物電解質(zhì)膜的親疏水性和自由體積，進一步促進了電解質(zhì)膜與磷酸間的相互作用，并將電解質(zhì)膜的工作溫度拓寬到40℃至160℃。特別是在120℃、干氣進料這一“汽車中燃料電池的理想運行條件”下，該類膜組裝的燃料電池峰值功率密度超過1.5W/cm2，且穩(wěn)定運行時間超過1000小時，展示了該類聚合物電解質(zhì)膜的優(yōu)勢與實際應(yīng)用潛力。（孫丹寧）
責(zé)任編輯：許艷
校對：江蓬新
