2004年5月6日
新型的聚合物电解质膜（PEM）是由能源部的研究人员开发的桑迪亚国家实验室为了帮助利用葡萄糖，甲醇和氢气等多样化燃料来实现更接近微型燃料电池的目标。
这种桑迪亚聚合物电解质替代品(SPEA)可以帮助满足传感器、通信、微电子、医疗保健应用和运输对新型不间断自主电源的需求。
薄膜研究是由克里斯阿布尔特，桑迪亚首席调查员和桑迪亚项目经理桑迪亚校长和肯特·舒伯特克里斯·普利特（Chris Apblett）领导的三年内部资助的生物微型燃料电池大挑战的一部分。
最近，由Sandia研究员克里斯康利乌斯领导的膜研究团队表现出新的SPEA可以高达140摄氏度，并在每平方厘米处为每平方厘米为每平方厘米的峰值功率为每平方厘米。在相同的操作条件下，每平方厘米为每平方厘米。在相同的操作条件下，SPEA材料可以通过Nafion提供甲醇和氢的更高功率输出。Nafion被认为是燃料电池的最先进的PEM材料。
由于SPEA材料可以在高温下运行，因此它可以实现Nafion无法提供的几个主要好处。这些进步包括较小的燃料电池堆，因为较好的排出，增强的水管理和对一氧化碳中毒的显着抵抗力。这些性能特性表明，SPEA材料可能是Nafion的潜在替代品。
Cornelius指出，较高的温度PEM材料是DOE氢，燃料电池和基础设施技术计划的目标之一。http://www.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/。一个里程碑是由2005年聚合物电解质膜开发，用于汽车应用，其在120℃下以低膜界面抗性操作2,000小时。
对于Cornelius和Sandia的研究人员Cy Fujimoto开发的新的SPEA材料，Cornelius说:“验证这种材料作为Nafion的替代品将是一个重大的成就，这是我们强烈希望的成就。”
聚合物电解质膜是工作燃料电池的关键组分。其功能是有效地进行质子并具有低燃料交叉特性。它还必须足够强大地组装成燃料电池堆并具有长寿命。
在开发SPEA材料时，该团队研究了其他PEM替代品的成功和局限性，以便为其模型材料制定一组特征。
Cornelius说:“在项目开始时，我们考虑过几种聚合物家族作为PEM的替代品，包括聚苯乙烯家族。“当一种被认为是聚合物电解质的聚苯乙烯的物理性能得到改善并集成到工作燃料电池中时，我们高兴地发现它比Nafion工作得非常好。”
Cornelius说，他和藤本正在开发的SPEA材料“可能是一种可能对燃料电池社区产生影响的可行材料，并帮助桑迪亚成为公认的燃料电池研究机构。”
“我们已经在电池集团和Los Alamos国家实验室的帮助下完成了对我们的SPEA的初始材料验证研究，”他说。
Cornelius说，下一步是降低燃料电池膜电极组件的内阻，优化催化剂和离聚物组成，改善SPEA材料的性能，在燃料电池环境中进行生命周期测试，并评估聚合物电解质大规模商业化的潜在价值。
了解材料的能力和限制是必要的步骤，以便可能改善Spea材料的物理性质。
“我们认为这种SPEA材料具有融入从Microwatts到千瓦的燃料电池的潜力，”他说。“这种宽的功率范围意味着该桑迪亚聚合物电解质替代方案可用于燃料电池中，以从传感器，手机，笔记本电脑和汽车的所有内容供电。”
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