為了減少化石燃料的依賴性及對環(huán)境的影響，以及滿足可持續(xù)發(fā)展的能源需要，氫作為一種高效清潔的能源載體受到了廣泛關(guān)注。隨著質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）技術(shù)的快速發(fā)展，其高效、零污染物排放的發(fā)電方式將廣泛應(yīng)用于微電子器件、燃料電池汽車和大型電站中。根據(jù)與溫度和濕度相關(guān)的PEM的應(yīng)用條件，PEM主要分為兩類——低溫（LT）-PEM（在30?100°C下運行）和高溫（HT）-PEM（在100?200°C下運行）。例如，杜邦公司商業(yè)化的全氟磺酸基膜（Nafion ®膜系列）只能在高濕度和100°C以下使用，這需要復(fù)雜的水熱管理系統(tǒng)及配套的散熱器和加濕器。此外，磺化聚酰亞胺等作為LT-PEM也受到關(guān)注。目前應(yīng)用于HT-PEMFC最有潛力的膜是磷酸（PA）摻雜的聚苯并咪唑（PBIs）膜等。然而，它們表現(xiàn)出較差的溶解可加工性和在低溫低濕條件下具有較低的質(zhì)子電導(dǎo)。因此，研發(fā)在無濕度環(huán)境寬溫域范圍內(nèi)均能高效運行的PEM成為現(xiàn)階段迫在眉睫的難題。迄今為止，很少有能在無濕度環(huán)境寬溫域范圍運行的聚酰亞胺質(zhì)子交換膜的研究報道。
圖1 PA摻雜聚酰亞胺質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)及其質(zhì)子導(dǎo)電途徑的示意圖。
相關(guān)鏈接：Zhang, Y.; Dai, J.; Lai, H.; Wan, Y.; Lee, Y. M.; Zhuang, Y. Finely Adjusted Intrinsically Microporous Copolyimide Electrolyte Membranes for Fuel Cells Operating in a Wide Temperature Range. Macromolecules, 2023.
https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c00395
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