在项目委托开展的新能源和工业技术发展组织(NEDO),在日本名古屋大学的研究人员已经开发出聚(styrenesulfonic酸)的到聚合物的高密度磺酸基团。
的一个关键组成部分环保聚合物电解质燃料电池是一种聚合物电解质膜(PEM)。它生成电能通过氢和氧气体之间的反应。实际的燃料电池的例子包括燃料电池汽车(流量控制阀)和燃料电池热电联产(CHP)系统。
最著名的PEM膜基于perfluorosulfonic酸聚合物,如电解质,由杜邦公司在1960年代。它有一个良好的质子导电率的0.1 S /厘米在湿润条件下70 - 90°C。在这种情况下,可以释放质子磺酸基团。质子传导膜等通常取决于质子质子之间的传输机制,磺酸组和水分子。一般来说,较高的磺酸组织膜的密度,密度越高的质子释放磺酸组;因此,更高密度的磺酸组通常会导致更高的质子导率。
然而,使用传统的合成工艺,很难合成到聚合物的高密度磺酸基团。例如,增加磺酸组织的密度保利(styrenesulfonic酸)的PEM磺化反应必须在长时间或严重的条件下进行。它通常使用高度氧化物质,如发烟硫酸、氯磺酸。不幸的是,这将导致不良副反应,如劈理的骨干的聚合物链。因此,为了避免不必要的副反应在聚合物合成、商用到聚合物通常是合成的低密度磺酸基团。商用全氟磺酸或聚(styrenesulfonic酸)的到聚合物如Selemion AGC、离子交换容量(IEC),酸的密度指数组,通常小于1.0 meq. / g。
摘要Atsushi Noro和他的同事们在研究生院工程、名古屋大学和研究院的创新也为未来社会名古屋大学,开发了聚(styrenesulfonic酸)的PEM的超高密度磺酸基团。PEM的IEC为5.0 mequiv. / g。这是典型的商用的IEC的5倍到聚合物电解质或Selemion等。其质子导电率在80°C下90% rh(一种常见的聚合物电解质燃料电池的操作条件)是0.93 S /厘米。这是六倍电解质的电导率(0.15 S /厘米)或Selemion (0.091 S /厘米)在同一测量条件下。
未来燃料电池必须运行在更严重的操作条件下如高温和较低的湿度。本研究将有助于下一代更高性能的合成和发展到聚合物表现出良好的导电性的0.1 S /厘米这样严厉的条件下或更高。这项研究也将有助于达到零碳社会的目标。
来源:https://en.nagoya-u.ac.jp/