燃料电池用高性能耐高温质子交换膜的研究进展

摘要

在120～200℃的操作温度范围内，高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)表现出了诸多优势，包括较快的电极反应动力学、较高的一氧化碳(CO)耐受性以及简化的热和水管理系统。HT-PEMFC的核心材料之一是高温质子交换膜(HT-PEM)，其性能直接决定了燃料电池的整体表现及使用寿命。目前，以磷酸(PA)掺杂聚苯并咪唑(PBI)膜为代表的HT-PEM受到了广泛关注。文章首先阐述了PA掺杂型HT-PEM的传质机理，继而结合HT-PEM的发展历史，系统地总结了当前HT-PEM的主要类别。然后详细讨论了基于PBI的HT-PEM、含有主链碱性基团的非PBI类HT-PEM以及侧链含有碱性基团的HT-PEM的结构特性及其对性能的影响规律。最后，概述了HT-PEM领域当前面临的主要问题与挑战，旨在为高性能、低成本HT-PEM的设计与开发提供有价值的参考和启示。

关键词

电解质膜 / 燃料电池 / 耐高温 / 高性能