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新型寬溫區(qū)高溫聚合物電解膜“出爐”

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 時(shí)間：2023-09-21 10:34

　　中國(guó)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(tuán)隊(duì)在高溫聚合物電解質(zhì)膜方面取得新進(jìn)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(shí)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(qiáng)、水熱管理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)。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(dòng)時(shí)間，提高電池的環(huán)境適應(yīng)性。

　　研究團(tuán)隊(duì)利用哌啶陽(yáng)離子與H2PO4-間的高結(jié)合能這一特點(diǎn)，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(tuán)隊(duì)通過(guò)取代基效應(yīng)調(diào)控哌啶陽(yáng)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(jìn)一步促進(jìn)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(jìn)料這一“汽車中燃料電池的理想運(yùn)行條件”下，該類膜組裝的燃料電池峰值功率密度超過(guò)1.5W/cm2，且穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間超過(guò)1000小時(shí)，展示了該類聚合物電解質(zhì)膜的優(yōu)勢(shì)與實(shí)際應(yīng)用潛力。（孫丹寧）

責(zé)任編輯：許艷

校對(duì)：江蓬新