燃料电池聚合物电解质膜的研究

燃料电池是一种不经过燃烧, 直接以电化学反应方式将燃料和氧化剂中的化学能转变为电能的发电装置. 聚合物电解质膜燃料电池是燃料电池的一种, 作为有着广阔应用前景的新能源技术而备受关注. 除了具有其他燃料电池的优点外, 它还具有常温下快速起动、结构简单紧凑、可靠性高等特点.

根据运行温度、使用燃料和聚合物电解质膜的不同, 聚合物电解质膜燃料电池可以分为高温质子交换膜燃料电池(high temperature proton exchangemembrane fuel cell, HT-PEMFC)、低温质子换膜燃料电池(low temperature proton exchange membrane fuelcell, LT-PEMFC)、直接***燃料电池(direct methanolfuel cell, ***C)和阴离子交换膜燃料电池(anionexchange membrane fuel cell, AEMFC). 除了AEMFC使用碱性阴离子交换膜(AEM)外, 其余使用的都是酸性质子交换膜(PEM)。

尽管聚合物电解质膜的研究取得了长足的进展,但与聚合物电解质膜燃料电池大规模应用两个主要障碍(价格和寿命)的解决仍有距离. 根据不同的应用要求, 未来聚合物电解质膜研究的侧***应有所不同. 对于用于HT-PEMFC 的PEM 而言, Nafion 膜的价格和性能并无明显优势, 因而应侧重于新型PEM,如, 含局部高磺酸浓度的亲水链段和长憎水链段的多嵌段全芳香共聚物的研究. 不过由于非氟膜的碳氢键强比碳氟键弱, 易被自由基***, 其使用寿命仍有待进一步增强. 通过高分子结构设计, 利用空间效应, 保护非氟聚合物碳碳主链不被自由基氧化; 利用杂原子提高聚合物的稳定性; 通过交联限制自由基在非氟膜内的扩散等都是提高非氟膜耐久性的可行方法。

而对于用于LT-PEMFC 和***C 的PEM 而言, 由于Nafion 膜性能上的优势, Nafion 多孔材料增强膜将是一种高性价比的选择; 辐射接枝共聚膜若能解决自由基氧化稳定性的问题, 也将是一个不错的选择. 至于用于AEMFC 的AEM, 相关的研究还处于起步阶段,***好能借鉴PEM 研究中成熟的经验和技术, 如长链段多嵌段共聚物的合成等, 来制备高性能的AEM。（聚酰***薄膜生产商www.meidatape.com收集）