Ny to-polymer membran øger brintbrændselscellens ydeevne

En betydelig del af indsatsen for at realisere en bæredygtig verden er gået til at udvikle brintbrændselsceller, så der kan opnås en brintøkonomi. Brændselsceller har karakteristiske fordele:høj energikonverteringseffektivitet (op til 70%) og et rent biprodukt, vand. I det seneste årti, anionbyttermembranbrændselsceller (AEMFC), som omdanner kemisk energi til elektrisk energi via transport af negativt ladede ioner (anioner) gennem en membran, har fået opmærksomhed på grund af deres lave omkostninger og relative miljøvenlighed sammenlignet med andre typer brændselsceller. Men selvom det er billigt, AEMFC'er lider af flere store ulemper såsom lav ionledningsevne, lav kemisk stabilitet af membranen, og en samlet lavere ydeevne end sine modparter. Nu, i en undersøgelse offentliggjort i Journal of Materials Chemistry A , videnskabsmænd fra Korea rapporterer om en ny membran, der er både tynd og stærk, og tager sig af disse ulemper.

For at udvikle deres membran, forskerne brugte en ny metode:de bandt to kommercielt tilgængelige polymerer kemisk, poly(2, 6-dimethyl-1, 4-phenylenoxid) (PPO) og poly(styren-b-(ethylen-co-butylen)-b-styren) (SEBS) uden brug af et tværbindingsmiddel. Professor Tae-Hyun Kim fra Incheon National University, hvem ledede undersøgelsen, forklarer, "En tidligere undersøgelse gjorde et lignende forsøg på at fremstille anionbyttermembraner (AEM'er) ved at tværbinde PPO og SEBS med diamin som tværbindingsmiddel. Mens AEM'erne udviste fremragende mekanisk stabilitet, brugen af ​​diamin kunne have ført til andre reaktioner end dem mellem PPO og SEBS, hvilket gjorde det vanskeligt at kontrollere egenskaberne af den resulterende membran. Derfor, i vores undersøgelse, vi tværbundede PPO og SEBS uden noget tværbindingsmiddel for at sikre, at kun PPO og SEBS reagerer med hinanden." Den strategi, som Prof. Kims team brugte, involverede også at tilføje en forbindelse kaldet triazol til PPO for at øge membranens ionledningsevne.

Membraner fremstillet ved hjælp af denne metode var op til 10 μm tynde og havde fremragende mekanisk styrke, kemisk stabilitet, og ledningsevne ved selv en rumfugtighed på 95 %. Sammen, disse gav en høj samlet ydeevne til membranen og til den tilsvarende brændselscelle, som forskerne testede deres membran på. Ved drift ved 60°C, denne brændselscelle udviste stabil ydeevne i 300 timer med en maksimal effekttæthed, der oversteg de eksisterende kommercielle AEM'er og matchende banebrydende.

Begejstret over fremtidsudsigterne for denne roman lovende AEM, Prof. Kim siger, "Polymerelektrolytmembranerne i vores undersøgelse kan ikke kun anvendes på brændselsceller, der genererer energi, men også til vandelektrolyseteknologi, der producerer brint. Derfor, Jeg tror, ​​at denne forskning vil spille en afgørende rolle i at revitalisere den indenlandske brintøkonomi."

Måske er den rene og grønne verden, vi forestiller os, ikke langt væk!