新材料是如何提高乙醇燃料电池的效率？
【新材料是如何提高乙醇燃料电池的效率？】乙醇的体积能量密度（6.7 kWh / L）是氢气（1.3 kWh / L）的五倍 ， 可以安全地用于燃料电池发电 。从理论上讲 ， 乙醇燃料电池的效率应为96％ ， 但实际上 ， 由于各种原因 ， 在最高功率密度下 ， 乙醇的效率仅为30％ 。因此 ， 还有很大的改进空间 。
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该材料由具有嵌入式纳米颗粒的Nafion组成 。图片来源：B.Matos / IPEN
Nafion与纳米粒子由巴西IPEN研究所的Bruno Matos博士领导的研究小组正在研究用于直接乙醇燃料电池的新型复合膜 。一种有前途的解决方案是定制新的基于聚合物的复合电解质材料 ， 以替代最新的聚合物电解质（如Nafion） 。
Matos和他的团队使用熔体挤出工艺来生产基于Nafion的复合膜以及其他钛酸酯纳米颗粒 ， 该复合膜已被磺酸基团官能化 。
BESSY II的红外实验Matos的团队现在已经在BESSY II的红外光束IRIS处彻底分析了Nafion复合膜的四种不同成分 。小角X射线散射测量结果证实 ， 钛颗粒与Nafion的离聚物基质协同作用 。
质子传导率增加使用红外光谱 ， 他们观察到功能化纳米粒子的磺酸基之间形成了化学桥 。此外 ， 通过跟踪质子沿离子簇的运动 ， 即使在高浓度的纳米粒子下 ， 他们也发现复合膜中的质子传导性增加 。
IRIS-Beamline的HZB科学家Ljiljana Puskar博士说：“这是我们没想到的真正的惊喜 。” 随着纳米颗粒的增加 ， 电导率的降低是阻碍高性能复合材料发展的主要障碍之一 。较高的质子电导率可以允许更好的电荷载流子迁移率 ， 从而提高直接乙醇 燃料电池的效率 。
熔体挤出的优势Matos指出：“这种复合膜可以通过熔融挤出生产 ， 从而可以工业规模生产 。”
文章来源：phys.org
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