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新薄膜有望幫助燃料電池解決高溫運行難題
2026年05月21日 16:47:00
來源：化工儀器網 點擊量：4586
近日，澳大利亞莫納什大學的工程師團隊從這個問題切入，提出了新的方法，有望幫助燃料電池實現高溫下穩定運行。
燃料電池是一種電化學發電裝置，通過氧化還原反應將燃料的化學能直接轉化為電能。由于燃料電池不受卡諾循環效應的限制，因此具備能量轉化效率高的優勢。此外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料也使得其放出的有害氣體極少，因此，在現代能源產業的發展中，燃料電池也被認為是具有節能潛力以及環保屬性的發電技術，受到了廣泛關注，有望成為未來清潔能源體系中的重要組成部分。
然而在燃料電池的發展中，有一個問題始終困擾著該技術的應用——高溫下運行的穩定性。燃料電池大多依賴水基質子傳導膜，高溫環境下，質子交換膜會因為水分蒸發導致脫水，從而引起膜阻抗急劇上升，影響質子傳輸并使燃料電池性能大幅衰退。
而就在近日，澳大利亞莫納什大學的工程師團隊從這個問題切入，提出了新的方法，有望幫助燃料電池實現高溫下穩定運行。
據悉，該團隊將原子級超薄納米片與納米限域磷酸相結合，構建出具備多通道質子傳輸結構的新型復合膜。復合膜中的石墨烯與氮化硼構成的納米片提供了連續而穩定的傳輸骨架，被限制在微納空間中的磷酸則充當高效“質子中轉介質”，質子在材料內部會以類似“接力跳躍”的方式快速移動，實現在無水條件下高效傳導。
實驗結果顯示，該薄膜在約250℃的高溫環境下仍可快速傳輸質子，并且在氫燃料電池測試中展現出極高的功率輸出性能。此外，在高濃度甲醇作為燃料的條件下，該膜材料穩定性和持續運行能力表現也同樣突出。可以說，新型超薄膜具備了讓讓燃料電池高溫下穩定運行的能力。
不僅如此，該設計本身證明了二維納米片與納米限域質子載體相結合來實現性能突破的可行性，未來在電化學技術，包括水分解、二氧化碳還原以及氨合成等領域，也能借此拓展出更多的研發思路。
目前該成果以發表于《科學進展》雜志，感興趣的讀者可以自行查閱學習。
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