Современные подходы к обеспечению высокотемпературной эксплуатации мембран Nafion

Топливный элемент с протонообменной мембраной (PEMFC) как эффективное устройство преобразования энергии обладает рядом преимуществ, включая высокий коэффициент преобразования энергии и экологически чистые нулевые выбросы, и, как ожидается, имеет значительный потенциал для решения проблемы неравномерного распределения глобальных зеленых энергетических ресурсов. Будучи ключевым компонентом, протонообменная мембрана (PEM) непосредственно влияет на общую производительность системы топливного элемента. В настоящее время мембраны Nafion, обладающие хорошим комплексом свойств, являются наиболее широко используемыми коммерческими материалами для протонообменных мембран. Однако с повышением рабочей температуры мембраны Nafion демонстрируют существенные ограничения, такие как быстрое снижение протонной проводимости. Поэтому повышение совокупных эксплуатационных характеристик мембран Nafion при высоких температурах и низкой относительной влажности (RH) стало актуальной задачей. Несмотря на многочисленные попытки решить эту проблему, исследователям трудно найти баланс между высокотемпературной проводимостью и общей стабильностью. В настоящей работе обобщены современные подходы к повышению рабочей температуры мембран Nafion с двух позиций: (1) использование различных материалов для модификации мембран Nafion и (2) применение различных методов модификации мембран Nafion. С учетом структурных и функциональных особенностей Nafion неразрушающее целенаправленное введение наполнителей и эффективная синергия двухфазной области являются двумя важными направлениями исследований при создании высокоэффективных композиционных мембран.