Uhľovodíkové polymérové elektrolyty pre aplikácie palivových článkov

Pôvodný názov:

Hydrocarbon Polymer Electrolytes for Fuel Cell Applications

Obsah knihy:

Priame metanolové palivové články (DMFC) využívajúce ako palivo kvapalný metanol ponúkajú atraktívnu možnosť v prenosných zariadeniach vďaka jednoduchej štruktúre systému (jednoduché skladovanie a zásobovanie), bez potreby reformovania paliva alebo zvlhčovania. Na dosiahnutie vyššej hustoty výkonu sú veľmi žiadané membrány, ktoré vykazujú vysokú protónovú vodivosť a zároveň nízku priepustnosť metanolu. Dosiahol sa však len malý pokrok kvôli kompromisným vzťahom medzi týmito parametrami. Za kľúčový faktor, ktorý ovplyvňuje výkon palivového článku, sa považuje aj stabilita membrány, najmä hydrolytická a chemická stabilita. Autori sa v poslednej dobe zaoberajú návrhom a vývojom nových rodín cenovo výhodných, ľahko pripraviteľných protónovo vodivých membrán na báze chemicky zosieťovaných kompozitov PVA-PAMPS (poly(vinylalkohol) a poly(2-akrylamido-2-metyl-1-propánsulfonová kyselina)). Autori najprv predstavili nové koncepty sekundárnych polymérnych reťazcov, ako sú „binárne chemické zosieťovanie“ alebo „hydrofobizátor“ a „stabilizačný“ efekt.

Autori tiež vytvorili novú koncepciu semi-interpenetrujúcich polymérnych sietí (semi-IPN) na báze PVA-PAMPS začlenením variantov plastifikátora R (R = poly(etylénglykol)(PEG), poly(etylénglykol) metyléter (PEGME), poly(etylénglykol) dimetyléter (PEGDE), poly(etylénglykol) diglycidyléter (PEGDCE)) a poly(etylénglykol)bis(karboxymetyl)éter (PEGBCME) ako tretie zložky. Začlenenie uvedených konceptov podporilo nielen vysokú protónovú vodivosť, flexibilitu s nízkou priepustnosťou metanolu (1/3 - 1/2 membrány Nafion 117), ale aj vynikajúcu hydrolytickú a oxidačnú stabilitu kompozitov PVA-PAMPS. Úspešne sa vytvorila membránová elektródová zostava (MEA) vyrobená z kompozitov PVA-PAMPS, ktorá vykazovala podobné napätie otvoreného obvodu (OCV) ako Nafion 115 a hustotu výkonu 52 mW cm-2 pri 80oC. Pozoruhodnou črtou dlhodobého testu bolo, že počas celého času prevádzky dlhšieho ako 130 hodín pri 50oC sa nepozoroval žiadny výrazný pokles prúdovej hustoty a rovnako tak aj hustoty výkonu. V tejto knihe sa prvýkrát uvádza takáto dlhodobá prevádzka DMFC, keďže kompozit PVA-PAMPS sú všetky uhľovodíkové membrány vyrobené jednoducho z alifatických skeletov. Veľmi sa líšia od perfluorosulfónových membrán, ako je Nafion, alebo iných uvádzaných membrán s aromatickými skeletmi.

Preto majú kompozity PVA-PAMPS v porovnaní s väčšinou navrhovaných membrán jedinečnú štruktúru, čo naznačuje vhodnosť kompozitov PVA-PAMPS na použitie v nízkoteplotných DMFC.