新型寬溫區高溫聚合物電解膜“出爐”
來源：中國科學報 時間：2023-09-21 10:34
中國科學院大連化學物理研究所研究員王素力和孫公權團隊在高溫聚合物電解質膜方面取得新進展。他們研發出了一類磷酸摻雜聚聯苯基哌啶電解質膜，拓寬了高溫聚合物電解質膜燃料電池（HT-PEMFC）的操作溫度，為該類電池的實際應用奠定了基礎。相關成果近日發表于《材料化學A》。審稿人認為，“該工作首次將哌啶基電解質膜應用于HT-PEMFC領域”。
HT-PEMFC具有一氧化碳毒化能力強、水熱管理簡單等優勢，近年來成為研究熱點。而傳統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合能低，在低溫、高濕環境下磷酸流失嚴重，導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膜的工作溫度，有助于縮短電池啟動時間，提高電池的環境適應性。
研究團隊利用哌啶陽離子與H2PO4-間的高結合能這一特點，研制出了一類新型磷酸摻雜聚聯苯基哌啶電解質膜。團隊通過取代基效應調控哌啶陽離子周圍的空間位阻、聚合物電解質膜的親疏水性和自由體積，進一步促進了電解質膜與磷酸間的相互作用，并將電解質膜的工作溫度拓寬到40℃至160℃。特別是在120℃、干氣進料這一“汽車中燃料電池的理想運行條件”下，該類膜組裝的燃料電池峰值功率密度超過1.5W/cm2，且穩定運行時間超過1000小時，展示了該類聚合物電解質膜的優勢與實際應用潛力。（孫丹寧）
責任編輯：許艷
校對：江蓬新
