钜大LARGE | 点击量：375次 | 2023年01月10日
研究发现：交联剂长度影响AEM燃料动力电池性能
（：仁川国立大学）
阴离子交换膜燃料动力电池(AEMFC)利用氢气发电，被认为是目前使用的质子交换膜燃料动力电池的替代品。然而，在碱性条件下，阴离子交换膜（AEM）存在稳定性问题。虽然可以通过交联来克服这一问题，但交联剂长度对AEMFC电池性能的具体影响尚不明了。据外媒报道，最近，韩国科学家阐明含氧交联剂的效能，利用最佳长度交联剂，制造出一种性能更优异的新型AEMFC电池。
为了改善生态环境，用绿色能源替代化石燃料，目前，氢气作为有潜力替代品备受关注。在燃料动力电池中，它可以用来发电，所出现的唯一副产品是水。然而，该技术尚未完全做好商业化准备，因为研究最广泛的质子交换膜燃料动力电池存在成本高和稳定性差问题。
相比之下，在阴离子交换膜(AEM)燃料动力电池中，所使用的催化剂成本更低，而且性能更好。这类电池通过聚合物电解质（由聚合物骨架和离子传导基团组成），来循环氢氧根离子（OH-），而不是质子。提高这类电解质性能的一种方法是，通过分子侧链将聚合物单元（物理或化学）连接在一起，也就是交联。虽然含氧交联剂具有亲水性，可以提高AEM的稳定性和离子导电性，但交联剂长度能够含义氧原子数目，其具体影响还不是很清楚。
在最近的一项研究中，仁川国立大学（IncheonNationalUniversity）的科学家，制备带有铵离子导电基团的长AEM聚合物，并利用不同长度的含环氧乙烷交联剂，将这些分子结合在一起。他们通过大量实验，对采用不同长度交联剂的AEM进行性能比较，包括机械和热性能、保水能力、氢氧根离子电导率、形态和稳定性。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
科学家们最终阐明相关机制，即交联剂长度过长，能够降低AEM性能。研究负责人Tae-HyunKim教授表示：人们很可能认为，含氧交联剂的亲水性更高，并使离子导电性更好。然而，研究结果显示，过多的重复氧单元，提高了所得材料的结晶度或有序度，这反而会降低亲水性，并最终损害AEM的很多物理和化学性质。
研究人员确定交联剂的最佳长度，并在此基础上制备AEM燃料动力电池，发现其性能明显超过使用不含氧交联剂的AEM。Kim教授表示：我们得出的重要结论是，有效策略是在最佳长度交联剂中加入环氧乙烷等高亲水性分子，这将改善AEM的基本性能及其在燃料动力电池中的实际性能。
就实际应用和商业化而言，AEM燃料动力电池仍然有待改进，但这项研究推进了新一代环保能源的发展。
