美研发自愈合隔膜 可大幅提高燃料电池使用寿命

必发365登录入口2017年3月29日讯  燃料电池是一种高效而清洁的能源,但燃料电池技术商业化面临的主要挑战之一是其关键部分——全氟磺酸(Nafion®)聚合物隔膜——不耐用。在电池工作过程中,隔膜受到化学和机械降解作用,易出现裂纹和小孔,从而降低了电池的寿命。

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美研发自愈合隔膜 可大幅提高燃料电池使用寿命

据sciencedaily报道,美国特拉华大学科研人员为氢燃料电池开发了一种自愈合薄膜材料,可自行修复电池隔膜上出现的裂纹和小孔。这一发现,对燃料电池延长使用寿命、降低全寿期成本具有重要意义。

为了解决这一问题,特拉华大学机械工程系的三名研究人员,即阿杰伊·普拉萨德(Ajay Prasad)、王亮(Liang Wang)和苏雷士·阿德瓦尼(Suresh Advani),开发了一种预装有全氟磺酸溶液的微胶囊,可自行修复隔膜出现的缺陷。这项研究成果已作为论文发表在《电化学学会》期刊上,相关的专利申请也已提交。

“当隔膜出现破损时,这种微胶囊就会释放全氟磺酸溶液,填充出现缺陷的地方”,王亮解释道。这种改进薄膜已经通过了耐久性测试,证实了自愈合能力可大幅延长燃料电池的使用寿命。

“在燃料电池工作时,对隔膜缺陷进行检测和修复是不可能的”,阿德瓦尼表示,“当前唯一的解决方案是对膜电极组件进行整体更换,因此价格是非常昂贵的。用自愈合聚合物材料填补隔膜上出现的裂纹和小孔,不仅可以延长电池的使用寿命,提高系统安全性,还很有希望降低电池全生命周期的成本。”

特拉华大学燃料电池研究中心主任普拉萨德称,这一发现是氢燃料电池聚合物隔膜技术发展的重大突破,展现了燃料电池替代汽车内燃机的应用潜力,未来在固定设施或移动平台上都具有广泛的应用前景。

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