近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员王素力和研究员孙公权团队，在高温聚合物电解质膜方面取得新进展。他们研发出了一类磷酸掺杂聚联苯基哌啶电解质膜，拓宽了高温聚合物电解质膜燃料电池（HT-PEMFC）的操作温度，为该类电池的实际应用奠定基础。相关成果发表在《材料化学A》上，审稿人认为，“该工作首次将哌啶基电解质膜应用于HT-PEMFC领域”。
HT-PEMFC具一氧化碳毒化能力强、水热管理简单等优势，近年来成为研究热点。而传统的磷酸掺杂聚苯并咪唑膜，由于磷酸与聚苯并咪唑之间的结合能低，在低温、高湿环境下磷酸流失严重，导致该类电池工作温度限制在140至180℃。拓宽高温聚合物电解质膜的工作温度，将有助于缩短电池启动时间，提高电池的环境适应性。
本工作中，研究团队利用哌啶阳离子与H2PO4-间的高结合能这一特点，研制出了一类新型磷酸掺杂聚联苯基哌啶电解质膜。团队通过取代基效应调控哌啶阳离子周围的空间位阻、聚合物电解质膜的亲疏水性和自由体积，从而进一步提高了电解质膜与磷酸间的相互作用，并将电解质膜的工作温度拓宽到40至160℃。特别是在120℃、干气进料这一“汽车中燃料电池的理想运行条件”下，该类膜组装的燃料电池峰值功率密度超过1.5W/cm2，且稳定运行时间超过1000h，展示了该类聚合物电解质膜的优势与实际应用潜力。
相关论文信息：https://doi.org/10.1039/D3TA02158K
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