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    研究人員開發新型復合膜 提高直接乙醇燃料電池效率
    發布時間:2020-06-03 11:59:57
    關鍵詞:燃料電池
    研究人員開發新型復合膜 提高直接乙醇燃料電池效率

    (圖片來源:helmholtz官網)


    據外媒報道,巴西核能研究所(IPEN)、德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心(HZB)和加拿大國家農業研究所(INRA)的研究人員,開發了一種可用于直接乙醇燃料電池的新型復合膜。


    乙醇的體積能量密度(6.7kWh/L)是氫(1.3kWh/L)5倍多,可以安全地用于燃料電池發電。舉例來說,日產正在研究探討乙醇燃料固態氧化物燃料電池的潛力。巴西盛產甘蔗,利用甘蔗生產的乙醇,可以作為汽車燃料的替代品。因此,這里的人對于性能更優良的乙醇燃料電池更感興趣。從理論上講,乙醇燃料電池的效率為96%,但在具體操作過程中,由于各種原因,其最高功率密度僅能達到30%。


    巴西核能研究所Bruno Matos博士領導的小組,正在研究用于直接乙醇燃料電池的新型復合膜。全新定制聚合物復合電解質材料,是一種很有前途的解決方案,有望取代目前的領先聚合物電解質,如Nafion。


    Matos及其團隊利用熔融擠壓工藝,制備Nafion和磺酸基功能化鈦酸納米管復合膜,用于直接乙醇燃料電池的測試。在HZB中心BESSY II同步輻射源的幫助下,他們能夠詳細觀察Nafion基質中的納米顆粒是如何分布的,以及它們如何幫助提高質子導電性。


    Matos團隊通過BESSY II的IRIS紅外光束線,對Nafion復合膜四種不同的構成進行詳盡地分析。小角度X線散射實驗證實,鈦粒子與Nafion離子基體之間存在協同作用。他們利用紅外光譜,觀察到功能化納米顆粒的磺酸基團之間形成化學橋。此外,通過跟蹤質子沿著離子團簇的移動軌跡,他們發現即使納米顆粒的濃度較高,復合膜的質子電導率也會增高。


    HZB的科學家Ljiljana Puskar博士稱:“這是真正的驚喜?!彪S著納米粒子數量增多,導電性能降低,這是阻礙高性能復合材料發展的主要障礙之一。質子電導率越高,電荷載體的遷移率越高,直接乙醇燃料電池的效率就越高。


    稿件來源: 蓋世汽車
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