研究人员开发新型复合膜 提高直接乙醇燃料电池效率

（图片来源：helmholtz官网）

新能源汽车讯 据外媒报道，巴西核能研究所（IPEN）、德国亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）和加拿大国家农业研究所（INRA）的研究人员，开发了一种可用于直接乙醇燃料电池的新型复合膜。

乙醇的体积能量密度（6.7kWh/L）是氢（1.3kWh/L）5倍多，可以安全地用于燃料电池发电。举例来说，日产正在研究探讨乙醇燃料固态氧化物燃料电池的潜力。巴西盛产甘蔗，利用甘蔗生产的乙醇，可以作为汽车燃料的替代品。因此，这里的人对于性能更优良的乙醇燃料电池更感兴趣。从理论上讲，乙醇燃料电池的效率为96%，但在具体操作过程中，由于各种原因，其最高功率密度仅能达到30%。

巴西核能研究所Bruno Matos博士领导的小组，正在研究用于直接乙醇燃料电池的新型复合膜。全新定制聚合物复合电解质材料，是一种很有前途的解决方案，有望取代目前的领先聚合物电解质，如Nafion。

Matos及其团队利用熔融挤压工艺，制备Nafion和磺酸基功能化钛酸纳米管复合膜，用于直接乙醇燃料电池的测试。在HZB中心BESSY II同步辐射源的帮助下，他们能够详细观察Nafion基质中的纳米颗粒是如何分布的，以及它们如何帮助提高质子导电性。

Matos团队通过BESSY II的IRIS红外光束线，对Nafion复合膜四种不同的构成进行详尽地分析。小角度X线散射实验证实，钛粒子与Nafion离子基体之间存在协同作用。他们利用红外光谱，观察到功能化纳米颗粒的磺酸基团之间形成化学桥。此外，通过跟踪质子沿着离子团簇的移动轨迹，他们发现即使纳米颗粒的浓度较高，复合膜的质子电导率也会增高。

HZB的科学家Ljiljana Puskar博士称：“这是真正的惊喜。”随着纳米粒子数量增多，导电性能降低，这是阻碍高性能复合材料发展的主要障碍之一。质子电导率越高，电荷载体的迁移率越高，直接乙醇燃料电池的效率就越高。