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研究人員開發(fā)突破性材料 解決燃料電池散熱問題
時間:2020-12-14 08:35來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來源：phys.org）
據(jù)外媒報道，聯(lián)合研究團隊開發(fā)出一種用于燃料電池的質子導體。該導體以聚苯乙烯磷酸為基礎，可在高達200攝氏度和無水的情況下，保持高質子電導率。該團隊的研究人員分別來自洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）、德國斯圖加特大學（University of Stuttgart）、新墨西哥大學（University of New Mexico）和桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）。
燃料電池是一項很有前途的技術，可以通過電化學過程將氫轉化為電能，而且只排放水。Los Alamos的項目負責人Yu Seung Kim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，向重型汽車應用發(fā)展，需要進一步實現(xiàn)技術創(chuàng)新。目前燃料電池面臨的技術挑戰(zhàn)之一是，由燃料電池放熱電化學反應導致的散熱問題。”
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。為了構建高效的燃料電池發(fā)動機，燃料電池堆的工作溫度至少要達到與發(fā)動機冷卻液相同的溫度(100攝氏度)。Kim表示：“我們認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。”
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更好的質子導電性，并且在大于300攝氏度時，具有優(yōu)異的化學和熱穩(wěn)定性。
二人與Los Alamos的Kim分享了他們的研究成果，因此Kim的團隊利用磷化聚合物，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1.13W cm-2，在160攝氏度下可保持穩(wěn)定超過500h。Kim表示：“功率密度達到1W cm-2以上，具有里程碑意義。由此可以看出，這項技術有可能實現(xiàn)商業(yè)化。”
(責任編輯：子蕊)
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