1336 подписчиков
Новые протонпроводящие мембраны для автомобильных топливных элементов
У автомобильных топливных элементов существует проблема с долговечностью и ионной проводимостью протонпроводящих мембран: это две характеристики взаимоисключающие. Однако ученые из Японии под руководством профессора Кендзи Миятаке из Университета Васэда и Университета Яманаси разработали новые протон-проводящие мембраны, которые потенциально могут решить эту проблему.
Исследователи синтезировали протон-проводящие мембраны с использованием частично фторированного ароматического иономера (полимерного материала, состоящего из термопластичных смол, стабилизированных ионными поперечными связями) под названием SPP-TFP-4.0 (SPP: сульфированный полифенилен, TFP: бис(трифторметил)терфенилен). Затем они армировали иономер электроформованными, неткаными и изотропными поливинилиденфторидными (PVDF) нановолокнами с высокой пористостью (78%) или пористым вспененным политетрафторэтиленом (ePTFE). В результате были получены композиционные мембраны SPP–TFP-4.0–PVDF and SPP–TFP-4.0–ePTFE толщиной 14 и 16 мкм соответственно.
Учёные провели множество испытаний и показали, что мембрана, армированная PVDF, превосходит существующие мембраны, такие как Nafion XL, по показателям производительности топливных элементов и химической стабильности при высоких температурах и низкой влажности. Мембрана SPP-TFP-4.0-PVDF продемонстрировала долгий срок службы и высокую стабильность механических свойств при различных уровнях влажности и температурах.
Предложенная армированная протон-проводящая мембрана на основе ароматического полимера соответствует требованиям Министерства энергетики США и может стать перспективной альтернативой для будущих автомобильных топливных элементов.
DOI: 10.1126/sciadv.adg9057
1 минута
4 августа 2023