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研究人员开发新型复合膜,提高直接乙醇燃料电池效率

来源:  2020-06-03

    据外媒报道,巴西核能研究所(IPEN)、德国亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心(HZB)和加拿大国家农业研究所(INRA)的研究人员,开发了一种可用于直接乙醇燃料电池的新型复合膜。


新复合膜 


    乙醇的体积能量密度(6.7kWh/L)是氢(1.3kWh/L5倍多,可以安全地用于燃料电池发电。举例来说,日产正在研究探讨乙醇燃料固态氧化物燃料电池的潜力。巴西盛产甘蔗,利用甘蔗生产的乙醇,可以作为汽车燃料的替代品。因此,这里的人对于性能更优良的乙醇燃料电池更感兴趣。从理论上讲,乙醇燃料电池的效率为96%,但在具体操作过程中,由于各种原因,其最高功率密度仅能达到30%

    巴西核能研究所Bruno Matos博士领导的小组,正在研究用于直接乙醇燃料电池的新型复合膜。全新定制聚合物复合电解质材料,是一种很有前途的解决方案,有望取代目前的领先聚合物电解质,如Nafion

    Matos及其团队利用熔融挤压工艺,制备Nafion和磺酸基功能化钛酸纳米管复合膜,用于直接乙醇燃料电池的测试。在HZB中心BESSY II同步辐射源的帮助下,他们能够详细观察Nafion基质中的纳米颗粒是如何分布的,以及它们如何帮助提高质子导电性。

    Matos团队通过BESSY IIIRIS红外光束线,对Nafion复合膜四种不同的构成进行详尽地分析。小角度X线散射实验证实,钛粒子与Nafion离子基体之间存在协同作用。他们利用红外光谱,观察到功能化纳米颗粒的磺酸基团之间形成化学桥。此外,通过跟踪质子沿着离子团簇的移动轨迹,他们发现即使纳米颗粒的浓度较高,复合膜的质子电导率也会增高。

    HZB的科学家Ljiljana Puskar博士称:“这是真正的惊喜。”随着纳米粒子数量增多,导电性能降低,这是阻碍高性能复合材料发展的主要障碍之一。质子电导率越高,电荷载体的迁移率越高,直接乙醇燃料电池的效率就越高。

 

    (来源:盖世汽车)

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