質(zhì)子導體的特性決定了燃料電池的工作溫度范圍。通常，磷酸（PA）質(zhì)子導體由于其高質(zhì)子離解和自擴散能力而表現(xiàn)出優(yōu)異的質(zhì)子傳導性。然而，在低溫或高電流密度下，水引起的 PA 損失會導致電池性能快速下降。在靈活的溫度范圍內(nèi)保持高效穩(wěn)定的質(zhì)子傳導率可以顯著降低PA摻雜質(zhì)子交換膜燃料電池的啟動溫度。
在這項研究中，北京航空航天大學Shanfu Lu，Yan Xiang，Haining Wang開發(fā)了一種由有機膦酸（乙二胺四亞甲基膦酸，EDTMPA）和無機PA組成的雙質(zhì)子導體，用于質(zhì)子交換膜。
文章要點
1）得益于 EDTMPA 和 PA 之間的強相互作用以及增強的質(zhì)子解離，所提出的雙質(zhì)子導體可以在 80-160 °C 的靈活溫度范圍內(nèi)運行。
2）具有 EDTMPA-PA 雙質(zhì)子導體的燃料電池在 80 °C 下表現(xiàn)出優(yōu)異的電池穩(wěn)定性。特別是在160 ℃、1.5 A cm-2的高電流密度下，雙質(zhì)子導體燃料電池的電壓衰減率為純PA質(zhì)子導體燃料電池的千分之一，表明穩(wěn)定性極佳。
參考文獻
Wen Li, et al, Dual-proton conductor for fuel cells with flexible operational temperature, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202310584
https://doi.org/10.1002/adma.202310584
