新膜技术可以帮助改善燃料电池
2010年2月17日
一个研究小组麻省理工学院 和宾夕法尼亚州立大学已经开发出一种新方法生产的小说类型的膜,可以提高属性电池、燃料电池和其他能量转换和存储应用程序。
博士后研究员Avni拓宽额尔古纳和葆拉·哈蒙德教授在实验室开发制造燃料电池膜的新技术。照片:帕特里克Gillooly
经过多年的从事一种新奇的方式使膜通过一个独特的逐层组装,这个团队开发了一种材料专门为先进的燃料电池的需求设计的,可以将燃料转化为电能,而燃烧的装置,从而避免任何污染物和温室气体的排放。这种材料现在已经经历了实验室测试来确定其实际性能,证实了预测和显示材料的承诺。结果最近被报道在《材料化学》杂志上。欧洲杯足球竞彩
用于电池和燃料电池的电解质,材料,包含许多离子(原子或分子净电荷),方便电流流过。欧洲杯足球竞彩电池和燃料电池,这种材料是夹在两个电极——阳极(称为阴极)一方面,和- 1(称为阳极)。的电池,都有,但在一个燃料电池有通道两侧,携带燃料(通常是氢和甲醇)在阳极,阴极和氧或空气。无限,使燃料电池发电,只要有一个供应燃料和空气。
在燃料电池电解质膜也可以第二个函数,使燃料一侧的细胞迁移到另一边。这种迁移污染细胞,并可能导致效率显著下降。一大优势的新膜MIT-developed产生的过程是他们特别擅长阻碍甲醇燃料的迁移。
直接甲醇燃料电池是一种很有前途的清洁能源的来源,因为他们有效地将燃料转化为电能,不燃烧,所以他们不发出任何污染物在空气中。和一些使用的氢燃料电池不同,甲醇是一种液体,易于储存和运输在传统的坦克。
一层一层地
使膜的基本分层技术系统是这样运作的:衬底,如一张玻璃或金属,浸入浴缸的表面沉积一层的解决方案。然后转移到另一个解决方案,沉积一层不同的材料,然后回到第一个浴,等等。层的厚度可以控制在纳米尺度,彼此紧密结合层因为静电的力量。的过程中,多层涂层可以剥落镊子的衬底,或离开。
研究人员说这种方法可以生产材料,不能由其他目前可用的方法。欧洲杯足球竞彩教授斯维特拉娜Sukhishvili化学、化学生物学、生物医学工程在史蒂文斯理工学院在新泽西州,说“在我看来,这种技术很有前途的,高度适合集成所需的两个潜在冲突但是至关重要的是属性-机械强度和高离子电导率在单一高分子材料。”Sukhishvili, who was not involved in the research, calls this approach "a significant breakthrough" for the production of fuel-cell membranes.
测试表明,当交变的聚合物涂层的两种不同的属性,由此产生的膜性质介于两聚合物,包括离子可以穿过它的难易程度。
这样一个系统潜在的优势之一是它可以产生坚定连着的电解质燃料电池电极的两侧。在传统的燃料电池,三个部分单独制造,然后压在一起,而这些债券可以效率低下的根源。新工艺,膜可以直接在电极上形成,创造一个统一的和高度控制膜电极组装。
不能100%高效燃料电池燃料的能量转化为电力,但这个想法是尽可能减少系统中任何能量损失。“大部分的损失在电极和电解质之间的这些接口”,新论文的作者说,Avni拓宽额尔古纳麻省理工学院博士后研究员与葆拉·哈蒙德,拜耳化学工程教授。通过创建接口紧密结合,可以提高系统的效率和可靠性,他说。结果,他说,“你可以降低成本,或提高性能,而现任技术。”
通过提高系统的效率,可以减少所需的铂电极,主要贡献者目前燃料电池的高成本。
该集团还包括本科生玛丽鲱鱼、以及j·内森Ashcraft博士的09年和两个宾夕法尼亚州立大学的研究人员,在许可过程的过程中是一个膜制造商DyPol,希望最初产生膜进行实验室研究,并最终用于商业生产。“任何有前途的结果我们看到在实验室里可以很快适应生产、“拓宽额尔古纳说。
逐层方法最初是作为一种方法应用涂料开发的其他材料。欧洲杯足球竞彩“三年前,我们从来没有想过这是一个可行的方法,使膜,“拓宽额尔古纳说。而新膜仍然需要被测试在实际燃料电池组件中,团队是乐观的;“我们现在更关注使用这个过程作为membrane-producing技术,”他说。除了燃料电池,它们还可以被用作电解质在先进电池和太阳能电池,他说。
哈蒙德说,技术可以迅速扩大生产涂料膜燃料电池。最终,她说,这种方法产生的膜”也可能超过全氟磺酸,“目前使用的材料在这些细胞,因为他们的不渗透性改善甲醇。
“这逐层方法可能允许的快速合成膜具有独特的性质,”约翰·马尔登说材料研究部研究员的丰田北美研究所。欧洲杯足球竞彩他补充说,它可能找到一个广泛的应用,包括在药物输送等领域、气体分离和电化学设备,如太阳能电池,电池和燃料电池。但一些工作有待完成这些功能实用,他说:“当应用于燃料电池,目前的技术似乎低燃料交叉”的优势,通过膜甲醇泄漏。“然而,其导电率会显著提高燃料电池应用有实用价值。”
编译的采访、文章和新闻在去年。欧洲杯猜球平台
