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定向质子传导纳米海绵促进聚合物电解质膜
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2019/12/17 , DOI: 10.1039/c9ee03301g Xin Liu 1, 2, 3, 4 , Junfeng Zhang 1, 2, 3, 4 , Chenyang Zheng 1, 2, 3, 4 , Jiandang Xue 1, 2, 3, 4 , Tong Huang 1, 2, 3, 4 , Yan Yin 1, 2, 3, 4, 5 , Yanzhou Qin 1, 2, 3, 4 , Kui Jiao 1, 2, 3, 4 , Qing Du 1, 2, 3, 4 , Michael D. Guiver 1, 2, 3, 4, 6
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2019/12/17 , DOI: 10.1039/c9ee03301g Xin Liu 1, 2, 3, 4 , Junfeng Zhang 1, 2, 3, 4 , Chenyang Zheng 1, 2, 3, 4 , Jiandang Xue 1, 2, 3, 4 , Tong Huang 1, 2, 3, 4 , Yan Yin 1, 2, 3, 4, 5 , Yanzhou Qin 1, 2, 3, 4 , Kui Jiao 1, 2, 3, 4 , Qing Du 1, 2, 3, 4 , Michael D. Guiver 1, 2, 3, 4, 6
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为了从质子交换膜燃料电池(PEMFC)获得高功率输出,需要在质子交换膜(PEM)中进行有效的质子传输。由于质子传导率与膜的水分含量密切相关,由于严重的PEM脱水,在低相对湿度(RH)和高温下运行已成为PEMFC实际应用的关键瓶颈。尽管已设法减轻这种情况的几种策略,包括外部热和水管理,纳米裂纹疏水层的涂层以及膜固有水保留的优化,但仅实现了部分改进。在这里,使用亚铁氰基配位的聚(4-乙烯基吡啶)(CP4VP),磷钨酸(PWA)和聚砜(PSf)的膜配方,制造了新型的高保水性PEM通过强磁场。在磁性膜浇铸过程中,CP4VP和PWA与新型Fe–C形成微孔普鲁士蓝类似物(PBA)框架西北键,这是顺磁性的,因此同时在膜的通过平面(TP)方向上对齐。中性PSf膜组件可为嵌入的TP对齐的导电通道提供机械强度。这种新型的微孔PBA骨架具有高度亲水性和质子传导性,直径约为5.4Å的微孔,可作为纳米海绵,仅吸收更具保持力的不可冻结的水,对质子传导有效。这些纳米海绵在低RH和高温下显示出有效的吸水率和保持力,并且其水合过程比脱水过程快得多。此外,与TP对齐的PBA通道还能够更快地进行水传输,从而促进PEM质子传导超出任何先前报道的保水膜。所以,异地和原位评估,尤其是在低RH和高温下,大大超过了商业基准Nafion®212。
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更新日期:2020-02-13
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