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自修复质子膜为甲醇电池延寿
来源:中国化工报   编辑:绿色化工信息网

【绿色化工网讯】吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室孙俊奇教授课题组近日制备出可修复机械损伤并恢复自身原有质子传导率、甲醇阻隔能力及电池性能的本征型自修复质子交换膜,自修复性能的引入可大大提高质子交换膜以及甲醇燃料电池的使用寿命和可靠性。

  该课题组将Nafion和聚乙烯醇(PVA)形成的氢键复合物膜通过后浸泡的方式修饰上对醛基苯甲酸(CBA)分子,制备出这种自修复质子交换膜。研究表明,该自修复质子交换膜具有更优异的机械性能,其断裂强度和伸长率分别可达20.3MPa和380%。并且,PVA的引入使膜展现出十分优异的甲醇阻隔能力。

  在电池性能的测试中,该自修复质子交换膜同样展现出比Nafion膜更优异的性能,其最高能量密度和电流密度分别达到68.7mW/cm2和222mA/cm2。重要的是,该自修复质子交换膜可在甲醇燃料电池的工作条件下修复贯穿整个膜的机械损伤并恢复原有的甲醇阻隔能力以及电池性能,这意味着一旦损伤发生,该膜可以在工作状态下自发修复损伤。

  研究人员称,制备该自修复质子交换膜所用的都是商业化的材料,并且膜的制备过程十分简单,不需要复杂的仪器设备。这些都十分有利于自修复质子交换膜的规模生产。

  直接甲醇燃料电池可以将甲醇的化学能直接转化成电能。由于其具有低污染排放、高能效、较长的运行时间、简便的能量供应而受到广泛关注。作为甲醇燃料电池中的核心部件之一,质子交换膜对于整个电池的性能起着至关重要的作用。