全氟磺酸(PFSA)质子交换膜(PEM)是氢燃料电池(FC)的关键部件。

近日，上海交通大学Yongming Zhang，Feng Liu使用原位同步加速器散射来研究PEM形态演化，并发现了一种“流-储层”形态，可以实现高效的质子传输。

文章要点

1）短侧链(SSC)PFSA PEM是在形态优化的指导下制造的，其质子传导率为193毫西门子每厘米[95%相对湿度(RH)]和40毫西门子每厘米(40%RH)80°C。

2）改进的玻璃化转变温度、透水性和机械强度使高温低湿FC应用成为可能。与Nafion聚合物PEM设备相比，SSC-PFSA PEMFC在110 °C和25%RH下的性能提高了82.3%。

3）研究人员通过对PFSA的链构象、堆积机制、结晶和相分离的认识建立了结构-性能关系。此外，SSC-PFSA PEM非常适合高功率密度和重载应用迫切需要的高温低湿FC。

参考文献

Panpan Guan, et al, High-temperature low-humidity proton exchange membrane with “stream-reservoir” ionic channels for high-power-density fuel cells, Sci. Adv. 9, eadh1386 (2023)

DOI: 10.1126/sciadv.adh1386

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh1386