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日本提高質(zhì)子傳導(dǎo)膜的效率 改善電池性能

來源:蓋世汽車 作者:余秋云 日期:2020年03月27日 字體大?。骸?a href="javascript:void(0)" onclick="doZoomFont(1)">大

 據(jù)外媒報(bào)道,近日,發(fā)表在《先進(jìn)材料科學(xué)與技術(shù)》(Science and Technology of Advanced Materials)雜志上的一篇綜述表示,讓氫燃料電池薄膜的分子更具有結(jié)構(gòu)性,可以提高其效率,而氫燃料電池可以為電動(dòng)汽車和其他工業(yè)應(yīng)用提供能源。

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圖片來源:日本先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所

  氫燃料電池是電動(dòng)汽車產(chǎn)生能源的部件,為了發(fā)揮作用,氫燃料電池需要能夠?qū)浞肿臃至殉蓭д姾傻馁|(zhì)子以及帶負(fù)電荷的電子,而一種特殊類型的膜 ——質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物膜就具備該功能。該膜只允許質(zhì)子通過,而電子會(huì)繞著薄膜產(chǎn)生所需的電流,然后通過一層薄薄的“離子交聯(lián)聚合物”膜運(yùn)輸質(zhì)子進(jìn)入電化學(xué)催化劑,在電化學(xué)催化劑中電子和質(zhì)子會(huì)重新結(jié)合。

  研究表明,在較厚的質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物膜中傳輸質(zhì)子比在較薄的離子交聯(lián)聚合物膜中更好。

  日本先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所(Japan Advanced Institute of Science and Technology)材料科學(xué)家Yuki Nagao表示,必須研究質(zhì)子傳輸?shù)牡诙糠?,以改善燃料電池的性能,因此他多年來一直在研究質(zhì)子傳導(dǎo)膜。Yuki Nagao教授采用最先進(jìn)的技術(shù),一直在研究離子交聯(lián)聚合物膜的分子結(jié)構(gòu),并發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)越好,就越能更好地傳導(dǎo)質(zhì)子。

  氫燃料電池中常用的一些離子膜都是用全氟磺酸制成,此類薄膜可以放置在由硅氧化物、氧化鎂或噴鍍的鉑或金等物質(zhì)制成的表面上。Nagao發(fā)現(xiàn),此種薄膜中的質(zhì)子傳導(dǎo)率取決于此類表面的類型,并可能影響到燃料電池的性能。

  在另一種由烷基磺化聚酰亞胺制成的薄膜中,其分子會(huì)隨著吸水率的增加也變得更具結(jié)構(gòu)性,這一特性是在加入溶劑時(shí),該材料能夠進(jìn)入液晶相導(dǎo)致的。

  現(xiàn)在,仍需要進(jìn)一步的研究,以了解如何通過應(yīng)用外部磁場,利用其液晶特性,或通過在薄膜內(nèi)的聚合物鏈之間建立氫鍵網(wǎng)絡(luò),以控制分子結(jié)構(gòu),將有助于研發(fā)利用高質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物膜的各種應(yīng)用。

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