Новые полимеры повысят эффективность топливных элементов
Исследователи из Университета Делавэра разработали самые прочные и мощные на сегодняшний день компоненты для топливных элементов с гидроксидообменными мембранами.
На рынке уже присутствует несколько автомобилей с ТЭ. Но устройства требуют использования дорогих каталитических материалов, вроде платины. В основе ТЭ лежат протонообменные мембраны из фторированных полимерных материалов. Новое исследование описывает прорыв в альтернативной технологии, сообщает sciencedaily.com. Команда разработала поли (арилпиперидиниевые) полимеры для гидроксидообменных мембран. Они позволяют использовать более дешевые металлы, вроде серебра и никеля. Мембраны изменят среду в ТЭ со кислотной на щелочную.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Energy.
Проект основан на почти 20-летней работе профессора Юшана Яна.
«Мы можем значительно удешевить компоненты, заменив протонообменные мембраны гидроксидообменными», — сказал специалист.
Для этого исследования Ян воспользовался опытом Бинцзюня Сюя, доцента химических и биомолекулярных наук. Полимеры для мембран состоят из длинной цепочки (каркаса) и ответвления с положительно заряженным ионом, катионов. В прошлой работе Ян использовал очень большие частицы, что повышало стабильность, но ухудшало проводимость структуры. поли (арилпиперидиниевые) полимеры позволили получить мембраны и иономеры с нужными свойствами, включая ионную проводимость, химическую стойкость, механическую прочность и избирательную растворимость.
При тестировании материала в системе с небольшим количеством платины, пиковая удельная мощность воздушного ТЭ достигала 920 мВт на кв. см. Устройство стабильно работало 300 ч при плотности тока 500 мА/кв. см на воздухе с температурой 95°С.
Это – лучшие результаты для гидроксидообменной мембране, нагретой свыше 90°С, а также максимальное приближение к 5000 рабочих часов, необходимых для практического использования системы.
Исследователи разработали группу полимеров, повышающую разнообразие технологии.
«Мы можем повернуть множество ручек, чтобы получить желаемые свойства, — сказал Ян. – Это – платформенная технология».
