燃料电池质子交换膜的化学腐蚀与保护

作     者：刘建国 姚颖方 赵明 邹志刚 

作者单位：南京大学固体微结构国家实验室环境材料与再生能源研究中心 

会议名称：《中国化学会第29届学术年会》

会议日期：2014年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

关 键 词：燃料电池 质子交换膜 化学腐蚀 维生素E。 

摘      要：燃料电池全氟磺酸质子交换膜,例如Nafion易受氧自由基轰击导致其化学降解[1]。研究表明,即使Nafion/PTFE复合膜仍无法有效保证Nafion的化学稳定性。且主要膜降解发生区域集中于电池阴极（空气）侧。这种化学降解将导致电池性能衰减,并最终导致膜大面积破损。因此,缓解质子交换膜化学降解已成为燃料电池研究领域的热点。然而对于抗氧化问题,自然界已经提供了解决方案。人体中各种维生素保证了我们不会受到氧自由基的过分攻击[2]。以此为背景,我们将维生素E引入Nafion制成复合质子交换膜,并组装入单电池观测其在加速测试中的性能变化。研究发现,维生素E可以有效阻止自由基的生成和传递,并通过捕捉膜中渗透的氢气自我恢复达到循环使用的目的。通过添加维生素E可以有效保证燃料电池的高性能运行,降低膜降解速率,并最终保证燃料电池的长期有效运行。