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燃料電池中聚合物鏈的奧秘被揭開

2018-10-27 09:20

來源： OFweek氫能網(wǎng)

氫燃料電池為從航天器到遠(yuǎn)程氣象站的遠(yuǎn)程應(yīng)用提供了一種極具吸引力的連續(xù)能源。而隨著用于分離燃料電池內(nèi)的陽極和陰極的Nafion膜在與水相互作用時膨脹，燃料電池效率隨之降低。

Nafion是迄今為止在燃料電池中使用的性能最高的市售氫氧化物質(zhì)子交換膜。其多孔性質(zhì)允許電解質(zhì)溶液顯著濃縮，同時將陽極與陰極分離，這允許電子流動在燃料電池中產(chǎn)生能量。

由俄羅斯的一個小組和澳大利亞堪培拉的澳大利亞國立大學(xué)的Barry Ninham教授（膠體和界面科學(xué)的領(lǐng)先專家）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，通過解開表面結(jié)構(gòu)，膜對環(huán)境水中的氘含量特別敏感。聚合物纖維從膜延伸到水中。這種效果在水中最明顯，氘含量在百萬分之100和1000之間。

研究小組開始這個項(xiàng)目來研究一個提議的假設(shè)，該假設(shè)歸因于一種新的水狀態(tài)來解釋Nafion膜的膨脹，它們是第一個描述聚合物纖維在與水相互作用時從膜表面延伸的生長，纖維的數(shù)量隨著水的氘濃度而增加。

“為了增加我們對這些膜的理解，我們需要描述氘化水與聚合物分子水平相互作用�！盉unkin表示：“現(xiàn)在我們知道‘禁區(qū)的結(jié)構(gòu)’，我們可以通過研究離子特異性（Hofmeister）對其組織和功能的影響所引起的變化來定制Nafion結(jié)構(gòu)及其電性質(zhì)�！�

在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種專門的激光儀器（光致發(fā)光紫外光譜）來表征沿膜－水界面的聚合物纖維。雖然由于儀器的空間限制而沒有直接觀察到單根纖維，但該團(tuán)隊(duì)可靠地檢測到它們向水中生長。

Bunkin稱：“這項(xiàng)工作的重要性可能為生物學(xué)和能源生產(chǎn)的一些非常基本的領(lǐng)域提供主題�！�

目前該項(xiàng)目已得到俄羅斯基礎(chǔ)研究聯(lián)合會，俄羅斯青年科學(xué)家聯(lián)合會主席和MEphI學(xué)術(shù)卓越項(xiàng)目的資助。