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石墨烯使甲醇燃料电池性能大大提高

发布时间:2021年12月16日    点击:[0]人次

曼彻斯特大学化学工程与分析科学学院的科学家提出了一种在实际的直接甲醇燃料电池中使用二维材料的方法。

他们已经表明,通过化学气相沉积向膜区域添加单层石墨烯,同时显着降低甲醇渗透,导致对质子的抵抗力可忽略不计,从而使电池性能提高50%。

燃料电池在不久的将来将被视为有趣的能源技术,因为它们为使用简单碳氢化合物作为燃料生产可持续能源铺平了道路。它们通过简单的操作机制工作,燃料的一侧被氧化而另一侧的氧化剂被还原,释放电子用于发电。到目前为止,已经使用了各种燃料,短链醇。由于其高能量密度,易于处理和其他处理特性,甲醇仍然是一个很好的候选者。

因此,甲醇燃料电池可用于笔记本电脑充电器,军事应用或其他难以接入电源的应用中。然而,甲醇系统的更广泛的商业潜力受到燃料电池膜区域中发生的甲醇穿越的极大阻碍。

甲醇通过膜从阳极到阴极的这种通道产生短路并对燃料电池性能产生负面影响。除了使用的膜之外,通过使用阻挡层可以减轻这种影响。

Andre Geim及其同事通过单层石墨烯和其他2D材料发现了质子转移。石墨烯也因其致密的晶格堆积结构而闻名,其抑制甲醇和其他基于烃的分子穿过膜。然而,这些2D材料在燃料电池系统中的实际应用尚未实现。

此领域的先前工作还测试了通过减少甲醇遍历来改善性能的不同材料,但这些也显着减少了质子传输,而不是这种未受损害的工作。这将是非常重要的,因为它将导致在燃料电池中使用2D材料。

此外,这为无膜燃料电池系统提供了在不久的将来以更高效率运行的机会。该技术可以进一步扩展到其他燃料电池类型,即氢燃料电池。氢燃料电池受到使用高成本加湿器的影响,因为这些膜需要加湿以增强质子传导性。

石墨烯显示出随温度改善的质子传导率,而不需要加湿器系统。未来的前景可以通过燃料电池将对未来能源需求做出重大贡献的方式实现。

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