聚合物电解质膜,最新NatureEnergy!250°C高温作业!

锂电联盟会长 2024-06-06 12:29
点击左上角“锂电联盟会长”,即可关注!

第一作者:Seungju Lee, Jong Geun Seong, YoungSuk Jo.
通讯作者:Suk-Woo Nam, So Young Lee,Hyoung-Juhn Kim
通讯单位:韩国科学技术研究院、韩国能源技术研究院
论文速览
在高温下运行聚合物电解质膜(PEM)燃料电池可以简化水管理并允许与高纯度燃料处理单元集成,但现有的聚苯并咪唑(PBI)基质子交换膜燃料电池面临挑战,因为质子传输在160 ℃以上不稳定。
本论文介绍了一种新型的高温操作聚合物电解质膜(PEM),该膜由p-PBI和磷酸氢铈(CeHP)自组装网络(SAN)构成,能够在高达250 °C的温度下应用于燃料电池。
在制备过程中,海胆状CeHP颗粒在PBI基质(SAN-CeHP-PBI)中形成了一个分散良好且相互连接的自组装网络,使其在200 ℃以上的质子传输方面优于p-PBI和常规CeHP-PBI PEMs。
研究团队报告了基于SAN-CeHP-PBI的燃料电池在250 °C干燥的H2/O2环境下达到了2.35 W cm-2的最大功率密度,并且在160-240 °C的热循环(H2/空气)下500 h内几乎无退化。
此外,SAN-CeHP-PBI还展示了优异的CO耐受性,为与液态氢载体系统集成提供了可能性。
图文导读
图1:传统PA掺杂PBI PEMs(包括m-PBI和AB-PBI)的制造过程,CeHP-PBI的制造过程,以及SAN-CeHP-PBI的原位溶胶-凝胶过程。
图2:海胆状自组装网络聚合物电解质膜与其他材料的形态,包括p-PBI、CeHP-PBI和SAN-CeHP-PBI的SEM图像和TEM图像。
图3:在不同操作温度下,使用CeHP粉末和MEAs从SAN-CeHP-PBI、CeHP-PBI和p-PBI获得的31P VT MAS NMR谱图,以及通过平面质子导电性结果和质子导电性的温度依赖性。
图4:SAN-CeHP-PBI、CeHP-PBI和p-PBI在80、150、200和250 °C操作温度下的电流密度-电压(J-V)和电流密度-功率密度(J-Pd)曲线。
图5:SAN-CeHP-PBI在长期稳定性测试中的性能,包括在250 °C下0.2 A cm-2恒定电流密度下117 h的测试结果和电化学阻抗谱(EIS)分析。
图6:SAN-CeHP-PBI在高于250 °C的操作温度下的单电池性能结果,以及与其他类型的燃料电池(包括ITFCs、PCFCs、MCFCs和SOFCs)的性能比较。
图7:SAN-CeHP-PBI的操作可靠性和耐久性,包括在不同温度下的热循环测试和CO耐受性测试。
图8:与液态氢载体处理器(LHC processor)集成的HT-PEMFC的性能,包括使用H12-NEC处理器和甲醇重整器的实验系统示意图和性能曲线。
总结展望
本研究开发了一种新型的自组装网络聚合物电解质膜(SAN-CeHP-PBI),该膜能够在250 °C的高温下稳定运行,显著提高了燃料电池的质子传输性能
通过优化CeHP与p-PBI的自组装过程,实现了优异的分散性和互连性,从而在高温下获得了高效的质子传导。研究中,基于SAN-CeHP-PBI的燃料电池在250 °C时达到了2.35 W cm-2的最大功率密度,并在500 h的热循环测试中显示出了极低的退化率。
此外,该膜还表现出了卓越的CO耐受性,为与液态氢载体系统集成提供了潜在的应用前景。这些成果不仅为高温燃料电池的发展提供了重要的材料基础,也为未来在交通运输等领域的实际应用铺平了道路。
文献信息
Cite this article
Lee, S., Seong, J.G., Jo, Y. et al. Self-assembled network polymer electrolyte membranes for application in fuel cells at 250 °C. 
Nat Energy (2024). 
https://doi.org/10.1038/s41560-024-01536-4
相关阅读:
锂离子电池制备材料/压力测试
锂电池自放电测量方法:静态与动态测量法
软包电池关键工艺问题!
一文搞懂锂离子电池K值!
工艺,研发,机理和专利!软包电池方向重磅汇总资料分享!
揭秘宁德时代CATL超级工厂!
搞懂锂电池阻抗谱(EIS)不容易,这篇综述值得一看!
锂离子电池生产中各种问题汇编
锂电池循环寿命研究汇总(附60份精品资料免费下载)

锂电联盟会长 研发材料,应用科技
评论
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 204浏览
  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 166浏览
  •  万万没想到!科幻电影中的人形机器人,正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日,乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车,再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔,银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司,在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1,这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人,得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业,智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 556浏览
  • Ubuntu20.04默认情况下为root账号自动登录,本文介绍如何取消root账号自动登录,改为通过输入账号密码登录,使用触觉智能EVB3568鸿蒙开发板演示,搭载瑞芯微RK3568,四核A55处理器,主频2.0Ghz,1T算力NPU;支持OpenHarmony5.0及Linux、Android等操作系统,接口丰富,开发评估快人一步!添加新账号1、使用adduser命令来添加新用户,用户名以industio为例,系统会提示设置密码以及其他信息,您可以根据需要填写或跳过,命令如下:root@id
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:14 126浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 71浏览
  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 85浏览
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 112浏览
  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 181浏览
  • 数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路,在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立,提高低压系统的抗干扰能力,同时还可确保高、低压系统之间的安全交互,使系统稳定工作,并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是,数字隔离芯片历经多年发展,其应用范围已十分广泛,凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么,电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一
    华普微HOPERF 2025-01-20 16:50 81浏览
  • 本文介绍瑞芯微开发板/主板Android配置APK默认开启性能模式方法,开启性能模式后,APK的CPU使用优先级会有所提高。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。源码修改修改源码根目录下文件device/rockchip/rk3562/package_performance.xml并添加以下内容,注意"+"号为添加内容,"com.tencent.mm"为AP
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:09 173浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦