洛斯阿拉莫斯國家實驗室合作研究團隊,包括,斯圖加特大學(德國)、新墨西哥大學,和桑迪亞國家實驗室開發了一個基于聚苯乙烯為燃料電池質子導體膦酸,維持高質子的導電率高達200 C沒有水。 他們描述的材料提前在本周發表的一篇論文自然材料。 氫產自可再生能源、核能、或化石燃料碳捕獲,利用率和存儲可以幫助脫碳工業和提供環境、能源跨多個行業經濟的彈性和靈活性。 對,燃料電池是一種很有前途的技術,將氫氣轉化成電能通過電化學過程,只排放水。

”而高效的燃料電池電動汽車的商業化成功開始,”Yu說Seung金姆,項目負責人在洛斯阿拉莫斯,“進一步技術創新需要下一代燃料電池對重型車輛應用程序平臺發展。 當前燃料電池的技術挑戰之一是放熱的熱消耗燃料電池的電化學反應。

“我們一直在努力提高高溫膜燃料電池的性能后,我們已經開發了一個離子對協調膜在2016年,”金說。 “離子對聚合物膜使用很好,但是,高含量的磷酸摻雜物引起的電極中毒和酸洪水時我們使用了聚合物電極粘結劑”。

在當前燃料電池,滿足散熱要求的操作燃料電池在高電壓。 實現一個高效的燃料電池驅動的發動機,燃料電池堆棧的操作溫度必須至少增加發動機冷卻液溫度(100 C)。

“我們相信膦酸酯聚合物將是一個不錯的選擇,但以前的材料不可能實現,因為不良的酸酐在燃料電池操作溫度下形成。 我們專注于準備膦酸酯聚合物,不接受酐形成。 克爾的斯圖加特大學團隊能夠準備這些材料通過引入氟基聚合物。 令人興奮的是,我們現在膜和ionomeric粘結劑高溫燃料電池,”金說。

十年前,Atanasov和克爾開發出一種新的合成膦酸酯聚(pentafluorostyrene)由pentafluorostyrene通過激進的步驟我)聚合乳液聚合和ii) phosphonation這親核phosphonation聚合物的反應。 令人驚訝的是,這種聚合物表現出良好的質子電導率高于電解質的溫度范圍> 100°C,和一個意想不到的良好的化學和熱穩定性> 300°C。

Atanasov和克爾與金正日洛斯阿拉莫斯共享他們的發展,反過來他的團隊開發了高溫燃料電池使用膦酸酯聚合物。 膜電極組件的集成與LANL離子對協調膜(李等。自然能源,16120,2016),燃料電池采用膦酸酯聚合物表現出一個優秀的功率密度(1.13 W cm-2 H2 / O2的條件下與> 500 h穩定在160 C)。

接下來是什么? “達到1 W cm-2功率密度是一個重要的里程碑,告訴我們這種技術可能成功去商業化”金說。 目前,該技術是通過能源部的追求商業化的arpa - e和氫和燃料電池技術辦公室內的能源效率和可再生能源辦公室(EERE)。