Welche Auswirkung hat das selbstheilende Diaphragma auf die Lebensdauer hoher Brennstoffzellen?

Laut dem wissenschaftlichen Tagesbericht haben Forscher der Universität von Delaware ein selbstheilendes Filmmaterial für Wasserstoffbrennstoffzellen entwickelt, das Risse und kleine Löcher im Batterietrenner reparieren kann. Diese Erkenntnis ist wichtig, um die Lebensdauer von Brennstoffzellen zu verlängern und die Kosten für die volle Lebensdauer zu senken.

Brennstoffzellen sind eine effiziente und saubere Energiequelle, aber eine der Hauptherausforderungen bei der Kommerzialisierung der Brennstoffzellentechnologie besteht darin, dass ihre Schlüsselkomponente, der Perfluorsulfonsäure (Nafion) -Polymerabscheider, nicht dauerhaft ist. Während des Betriebs der Batterie wird die Membran chemisch und mechanisch abgebaut, und es können Risse und kleine Löcher auftreten, wodurch die Lebensdauer der Batterie verkürzt wird.

Um dieses Problem zu lösen, entwickelten drei Forscher am Institut für Maschinenbau der Universität von Delaware, Ajay Prasad, LiangWang und Suresh Advani, eine mit einer Perfluorsulfonsäurelösung vorgefüllte Mikrokapsel, die die Defekte des Separators selbst reparieren kann. Die Forschungsergebnisse wurden als Artikel in der Zeitschrift Electrochemical Society veröffentlicht, und entsprechende Patentanmeldungen wurden ebenfalls eingereicht.

„Wenn das Diaphragma bricht, setzen die Mikrokapseln die Perfluorsulfonsäurelösung frei und füllen die Stelle, an der der Defekt auftritt“, erklärt Wang Liang. Dieser verbesserte Film hat den Haltbarkeitstest bestanden und bestätigt, dass die Selbstheilungsfähigkeit die Lebensdauer der Brennstoffzelle erheblich verlängern kann.

„Bei Arbeiten an Brennstoffzellen ist es unmöglich, Membrandefekte zu erkennen und zu reparieren“, sagt Advani. „Die einzige Lösung besteht derzeit darin, die Membranelektrodenbaugruppe als Ganzes auszutauschen, sodass der Preis sehr hoch ist. Das heilende Polymermaterial füllt die Risse und kleinen Löcher in der Membran, was nicht nur die Batterielebensdauer verlängert, die Systemsicherheit verbessert, sondern auch die Kosten für den Batterielebenszyklus senken möchte. "

Prasad, Direktor des Brennstoffzellen-Forschungszentrums an der Universität von Delaware, sagte, die Entdeckung sei ein wichtiger Durchbruch bei der Entwicklung der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Polymermembrantechnologie und zeige das Potenzial des Ersatzes von Brennstoffzellen für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen und die Zukunft in fester Form oder mobile Plattformen bietet eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten.

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