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研究人員開發(fā)突破性材料 解決電池散熱問題
據(jù)報道，聯(lián)合研究團(tuán)隊開發(fā)出一種用于燃料電池的質(zhì)子導(dǎo)體。該導(dǎo)體以聚苯乙烯磷酸為基礎(chǔ)，可在高達(dá)200攝氏度和無水的情況下，保持高質(zhì)子電導(dǎo)率。該團(tuán)隊的研究人員分別來自洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LosAlamosNationalLaboratory)、德國斯圖加特大學(xué)(UniversityofStuttgart)、新墨西哥大學(xué)(UniversityofNewMexico)和桑迪亞國家實驗室(SandiaNationalLaboratories)。
燃料電池是一項很有前途的技術(shù)，可以通過電化學(xué)過程將氫轉(zhuǎn)化為電能，而且只排放水。LosAlamos的項目負(fù)責(zé)人YuSeungKim表示：“雖然高效燃料電池電動汽車已成功投入商用，但要開發(fā)下一代燃料電池平臺，向重型汽車應(yīng)用發(fā)展，需要進(jìn)一步實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。目前燃料電池面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)之一是，由燃料電池放熱電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的散熱問題?！?/p>
目前通過在高電池電壓下運行燃料電池，來滿足其散熱要求。為了構(gòu)建高效的燃料電池發(fā)動機(jī)，燃料電池堆的工作溫度至少要達(dá)到與發(fā)動機(jī)冷卻液相同的溫度(100攝氏度)。Kim表示：“我們認(rèn)為磷化聚合物是很好的選擇，但在燃料電池工作溫度下會形成不必要的酸酐，因而無法采用以前的材料。
我們一直專注于制備不會形成酸酐的膦酸化聚合物。斯圖加特大學(xué)的研究人員通過將氟成分引入聚合物中，來制備這種材料。令人興奮的是，我們現(xiàn)在有了可用于高溫燃料電池的膜和離聚物粘合劑?！?/p>
十年前，Atanasov和Kerres開發(fā)了一種磷化聚五氟苯乙烯的新合成方法，其中包括(I)通過自由基乳液聚合五氟苯乙烯；(II)通過親核磷化反應(yīng)使該聚合物磷化。出人意料的是，這種聚合物在大于100攝氏度的情況下，表現(xiàn)出比Nafion更好的質(zhì)子導(dǎo)電性，并且在大于300攝氏度時，具有優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。
二人與LosAlamos的Kim分享了他們的研究成果，因此Kim的團(tuán)隊利用磷化聚合物，開發(fā)了高溫燃料電池。將膜電極組件與LANL的離子對配位膜集成，使用磷化聚合物的燃料電池表現(xiàn)出優(yōu)異的功率密度，在H2/O2條件下為1.13Wcm-2，在160攝氏度下可保持穩(wěn)定超過500h.Kim表示：“功率密度達(dá)到1Wcm-2以上，具有里程碑意義。由此可以看出，這項技術(shù)有可能實現(xiàn)商業(yè)化。”
