碳氢化合物基膜电极组件能否缩小与最先进的全氟磺酸基膜电极组件在质子交换膜燃料电池中的性能差距?
我们很高兴地宣布,慕尼黑工业大学的研究人员利用采用 Ionomr 公司 Pemion® 离子聚合物和膜的全碳氢化合物膜电极组件,成功实现了卓越的燃料电池性能。
主要发现包括:
在典型燃料电池系统最大湿度和中等湿度条件下,氢气/空气混合气体压力下,功率密度超过 1.4 W/cm²(0.6V 电压下电流密度为 2.4 A/cm²),性能可与目前最先进的 PFSA 基燃料电池相媲美。
通过引入湿式热压/贴花转移法,解决了高玻璃化转变温度 (Tg) 碳氢化合物基电极和膜贴花转移工艺长期存在的难题,该方法能够稳定地制备出高性能的碳氢化合物膜电极组件 (MEA),并具有同等甚至更高的催化剂表面积和活性。
这些成果凸显了 Pemion® 在下一代高效、耐久且环境友好型燃料电池领域的巨大潜力。
我们祝贺慕尼黑工业大学团队取得这一杰出成就,并期待在推进清洁能源技术方面继续开展合作。
摘要
许多基于烃类(HC)的离子聚合物已被研究作为质子交换膜(PEM)燃料电池中常用的全氟磺酸(PFSA)基离子聚合物的无氟替代品。虽然PFSA基膜电极组件(MEA)可以通过热压法制备,但由于其物理化学性质不同,HC基MEA通常无法采用这种方法制备。然而,本研究提出了一种湿法热压法,该方法可以制备高性能的HC基MEA。我们通过系统比较不同MEA结构(电极和/或膜分别基于PFSA或HC离子聚合物)验证了该方法的有效性。与通常观察到的HC基MEA由于催化剂中毒而导致的ORR活性较低的情况相反,使用HC或PFSA离子聚合物制备的阴极的氧还原反应(ORR)活性基本相同。此外,在 80 °C、170 kPaabs 和 2.5 A cm−2 的条件下,优化后的全 HC 基 MEA 的差分流 H2/空气性能与全 PFSA 基 MEA 的性能在 70% 和 90% 相对湿度 (RH) 下均相差约 15 mV。在这些条件下,全 HC 基 MEA 在 0.6 V 电压下的电流密度约为 2.4 A cm−2 (90% RH) 和 2.1 A cm−2 (70% RH),阳极/阴极负载量约为 0.1/0.4 mgPt cm−2。
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