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天大制备燃料电池用新型云母膜

本文摘要:11月16日,记者从天津大学了解到,该校化工学院张生教授与英国曼彻斯特大学诺贝尔物理奖得主安德烈海姆教授等人合作,证实了石墨烯、氮化硼等二维材料中氢离子传输的选择性为100%,并找到云母可以用于燃料电池的高温质子互相交换膜。这两项研究成果未来将会前进氢燃料电池汽车的商业化发展。 张生讲解说道:云母薄膜的质子传导率提升了100倍,这是令人鼓舞的。

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11月16日,记者从天津大学了解到,该校化工学院张生教授与英国曼彻斯特大学诺贝尔物理奖得主安德烈海姆教授等人合作,证实了石墨烯、氮化硼等二维材料中氢离子传输的选择性为100%,并找到云母可以用于燃料电池的高温质子互相交换膜。这两项研究成果未来将会前进氢燃料电池汽车的商业化发展。  张生讲解说道:云母薄膜的质子传导率提升了100倍,这是令人鼓舞的。

目前石墨烯被指出是一种有前景的质子传导材料,我们的研究则找到云母有可能比石墨烯更加有前景,因为它的质子传导性更佳、热稳定性更高,且储量非常丰富价格低廉。研究还找到,在150℃条件下,云母膜质子传导率多达了目前商业化拒绝的2倍,也就是说将其用作燃料电池后,汽车的行经里程也将很大提高。

  据张生讲解,与目前的锂离子电池电动汽车比起,氢燃料电池汽车电池时间较短,只必须一两分钟才可汽油燃料,且能量切换效率极高,续航更长。其核心组件燃料电池的工作原理是氢气丧失电子沦为氢离子,而后穿越质子互相交换膜在电池内部传输构成原始的电流电路。因此,质子传导膜的氢离子传导性能在相当大程度上影响着燃料电池的能量转化成效率。目前,商业化质子传导膜厚度最少在5微米以上,若能研发更加厚的膜材料,将有助质子传导性的提升,对燃料电池汽车具备最重要的推展意义。

  该研究团队制取了微米级的单层氮化硼薄膜,并根据理论计算出来出有具备六边网格结构的石墨烯和氮化硼等二维材料只容许直径大于10皮米的粒子通过。他们实验找到,通过氮化硼薄膜的电流全部是由氢离子传导产生的。这不仅是我们解读质子和薄膜相互作用的一个最重要进展,同时也对石墨烯等二维材料在高效膜分离领域的基础研究与应用于研发具备最重要意义。

张生回应。  更进一步的研究找到,石墨烯、氮化硼等虽具备只容许氢离子通过的性能,但其传输阻力较高,氢离子传导速度较快,不应展开商业化推展。

为此,研究团队研发了具备低质子传导率的新型质子传导膜材料云母膜。研究找到,处置后的云母薄膜质子传导率获得很大提升,且用于温度从100℃伸延到了500℃,极具应用于前景。  目前,研究团队正在制取大尺度云母膜,利用其高效的质子传导性和优良的耐热性,用作改良现有燃料电池技术,推展燃料电池汽车的发展和完备。

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此外,该膜材料还可用作液流电池、太阳能吸收水、海洋蓝色能源萃取,以及二氧化碳电化学转化成甲酸、乙醇、乙烯等清洁能源技术。


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