2020年12月9日
洛斯阿拉莫斯国家实验室合作研究团队,包括,斯图加特大学(德国)、新墨西哥大学,和桑迪亚国家实验室开发了一个基于聚苯乙烯为燃料电池质子导体膦酸,维持高质子的导电率高达200 C没有水。
他们描述的材料提前在本周发表的一篇论文自然材料亚博网站下载。氢产自可再生能源、核能、或化石燃料碳捕获,利用率和存储可以帮助脱碳工业和提供环境、能源跨多个行业经济的弹性和灵活性。
对,燃料电池是一种很有前途的技术,将氢气转化成电能通过电化学过程,只排放水。
“虽然高效燃料电池电动汽车的商业化成功开始,“Yu Seung Kim表示,项目负责人在洛斯阿拉莫斯,“进一步技术创新需要下一代燃料电池对重型车辆应用程序平台发展。
当前燃料电池的技术挑战之一是放热的热消耗燃料电池的电化学反应。
“我们一直在努力提高高温膜燃料电池的性能后,我们已经开发了一个离子对协调膜在2016年,“金说。“离子对聚合物膜使用很好,但是,高含量的磷酸掺杂物引起的电极中毒和酸洪水时我们使用了聚合物电极粘结剂”。
在当前燃料电池,满足散热要求的操作燃料电池在高电压。实现一个高效的燃料电池驱动的发动机,燃料电池堆栈的操作温度必须至少增加发动机冷却液温度(100 C)。
“我们相信膦酸酯聚合物将是一个不错的选择,但以前的材料不可能实现,因为不良的酸酐在燃料电池操作温度下形成。亚博网站下载我们专注于准备膦酸酯聚合物,不接受酐形成。克尔的斯图加特大学团队能够准备这些材料通过引入氟基聚合物。亚博网站下载令人兴奋的是,我们现在膜和ionomeric粘结剂高温燃料电池,”金说。
十年前,Atanasov和克尔开发出一种新的合成膦酸酯聚(pentafluorostyrene)由pentafluorostyrene通过激进的步骤我)聚合乳液聚合和ii) phosphonation这亲核phosphonation聚合物的反应。令人惊讶的是,这种聚合物表现出良好的质子电导率高于电解质的温度范围> 100°C,和一个意想不到的良好的化学和热稳定性> 300°C。
Atanasov和克尔与金正日洛斯阿拉莫斯共享他们的发展,反过来他的团队开发了高温燃料电池使用膦酸酯聚合物。
膜电极组件的集成与LANL离子对协调膜(李等。自然能源,16120,2016),燃料电池采用膦酸酯聚合物表现出一个优秀的功率密度(1.13 W cm-2 H2 / O2的条件下与> 500 h稳定在160 C)。
接下来是什么——“达到了1 W cm-2功率密度是一个重要的里程碑,告诉我们这种技术可能成功商业化”金说。目前,该技术是通过能源部的追求商业化的arpa - e和氢和燃料电池技术办公室内的能源效率和可再生能源办公室(EERE)。
来源:https://www.lanl.gov/careers/