新型寬溫區高溫聚合物電解膜“新鮮出爐”

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員王素力和研究員孫公權團隊，在高溫聚合物電解質膜方面取得新進展。他們研發出了一類磷酸摻雜聚聯苯基哌啶電解質膜，拓寬了高溫聚合物電解質膜燃料電池（HT-PEMFC）的操作溫度，為該類電池的實際應用奠定基礎。相關成果發表在《材料化學A》上，審稿人認為，“該工作首次將哌啶基電解質膜應用于HT-PEMFC領域”。

　　HT-PEMFC具一氧化碳毒化能力強、水熱管理簡單等優勢，近年來成為研究熱點。而傳統的磷酸摻雜聚苯并咪唑膜，由于磷酸與聚苯并咪唑之間的結合能低，在低溫、高濕環境下磷酸流失嚴重，導致該類電池工作溫度限制在140至180℃。拓寬高溫聚合物電解質膜的工作溫度，將有助于縮短電池啟動時間，提高電池的環境適應性。

　　本工作中，研究團隊利用哌啶陽離子與H2PO4-間的高結合能這一特點，研制出了一類新型磷酸摻雜聚聯苯基哌啶電解質膜。團隊通過取代基效應調控哌啶陽離子周圍的空間位阻、聚合物電解質膜的親疏水性和自由體積，從而進一步提高了電解質膜與磷酸間的相互作用，并將電解質膜的工作溫度拓寬到40至160℃。特別是在120℃、干氣進料這一“汽車中燃料電池的理想運行條件”下，該類膜組裝的燃料電池峰值功率密度超過1.5W/cm2，且穩定運行時間超過1000h，展示了該類聚合物電解質膜的優勢與實際應用潛力。