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让质子“跑”得更快美发现提高氢燃料电池质子

  让质子“跑得更快”,想办法改善美国氢质燃料电池的质子传导性

  科技日报\\ 2010年5月4日星期二
中国据美国物理学家组织网近日报道,美国科学家发现了一种使质子更好的电气在较低的湿度下电导率,这将有望显着降低氢燃料电池的成本。目前的氢燃料电池的工作原理:首先,氢被电离成带正电的质子和带负电的电子,电子通过燃料电池电路,质子穿过质子交换膜。在电路的另一端,质子和电子与氧结合形成水。这种化学反应会产生电,因为氢燃料电池是环保的,因为它们的副产品是水。目前用于氢燃料电池的质子交换膜是由全氟高分子材料制成,材料稳定,寿命长,但制造成本过高,价格昂贵。因此,为了获得稳定而廉价的燃料电池,质子交换膜是一个切入点。目前科学家有两种方法:一是减少质子交换膜向薄电解质发展的量;二是开发新型廉价的质子交换膜。另外,氢燃料电池的基本问题之一是这些燃料电池更喜欢在炎热和潮湿的环境中工作。然而,在这种情况下,很少有材料可以有效地传导质子。
马萨诸塞大学阿默斯特分校Shankar·恩赛耶曼·阿瓦是国家科学基金会“化学燃料未来创新”研究中心负责人,与他的学校聚合体科学家瑞恩·海沃德(Ryan Hayward)物理学家Marc Tovingum,质子交换膜设计的一个新概念,以满足这一需求,研究成果发表在最新一期的“自然化学”杂志上。 Enseiyev Aviva团队已经证明,具有纳米尺寸通道的物质可以有效地传输电荷,就像完美的导管可以将质子从质子交换膜的一侧移动到另一侧,这对于提高燃料电池的效率是至关重要的。他们的发现将有助于研究人员设计高效,稳定,耐用且价格低廉的质子交换膜。 Ensarian Yevva说:“这是一个非常令人兴奋的进步,他们主要通过聚合物纳米结构连接质子交换膜的导电和非导电区域,以取得良好的效果,他进一步解释说,有人可能会认为使用100%两个电极之间的导电区域能够最好地使质子传导,但事实并非如此,我们认为通过连接两个相对的导电和不导电的区域在一起,可以更好地改善质子交换膜的导电性。他们发现人体的一些天然蛋白质能够以几纳米的速度运输质子而不需要水,因此他们推测可能是由导电和非导电材料结合形成的某些形状或某些嵌段共聚物,导电纳米结构能更好地传导质子Enseiyev Aviva说,这种非自然的方法也有一个高成本的利益大鼠io,他们已经证明,100%的导电面积不如导电区域和非导电区域的混合物。“混合”区域具有良好的导电性,其导电性可以比前者高1000倍,他的团队正试图设计一种具有四种不同聚合物的新型质子交换膜。
(刘霞)
 

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