前沿手艺丨中科院大连化物所研发出新型宽温区高温聚合物电解膜

分类:行业新闻
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宣布日期:2023-09-15
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克日，中国科学院大连化学物理研究所燃料电池研究部醇类燃料电池及复合电能源共性焦点手艺研究组（DNL0311组）王素力研究员和孙公权研究员团队在高温聚合物电解质膜方面取得新希望，研发出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，为该类电池的现实应用涤讪基础。

　　HT-PEMFC具有耐CO毒化能力强、水热治理简朴等优势，近年来成为研究热门。古板的磷酸掺杂聚苯并咪唑膜由于磷酸与聚苯并咪唑之间的团结能（约17kcal/mol）低，在低温、高湿情形下磷酸流失严重，导致该类电池事情温度限制在140至180℃。拓宽高温聚合物电解质膜的事情温度，将有助于缩短电池启动时间，提高电池的情形顺应性。

本事情中，研究团队使用哌啶阳离子与H2PO4-间的高团结能（约109kcal/mol）这一特点，研制出一类新型磷酸掺杂聚联苯基哌啶电解质膜，审稿人以为，“该事情首次将哌啶基电解质膜应用于HT-PEMFC领域”。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，从而进一步提高了电解质膜与磷酸间的相互作用（磷酸掺杂度较古板聚苯并咪唑提高约1倍），将电解质膜的事情温度拓宽到40至160℃。特殊是在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凌驾1.5W/cm2，且稳固运行时间凌驾1000h，展示了该类聚合物电解质膜的优势与现实应用潜力。

相关研究效果以“Alkyl-substituted poly(arylene piperidinium) membranes enhancing the performance of high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells”为题，于克日揭晓在《质料化学A》（Journal of Materials Chemistry A）上。该事情的配合第一作者是中科院大化所DNL0311组博士研究生李晋源和杨丛荣副研究员。上述事情获得了国家重点研发妄想、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图李晋源）

文章链接：https://doi.org/10.1039/D3TA02158K

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