卟啉螺旋通道PBI膜

25–200°C全温域工作

通过卟啉自组装形成高密度螺旋纳米通道，实现宽温域高质子传导与优异的冷启动稳定性。

Xu, Zhipeng · Qiuping, Wang · Liang, Guo · Yeyang, Li · Junyao, Wang · Yu, Shuaijun · 廖俊斌 · 徐燕青 · 沈江南

Advanced Functional Materials 2023

具体参数

质子电导率

{'zh': '0.169', 'en': '0.169'} S cm⁻¹

质子电导率

{'zh': '0.071', 'en': '0.071'} S cm⁻¹

H₂-O₂燃料电池峰值功率密度

{'zh': '357', 'en': '357'} mW cm⁻²

MEA电压衰减率

{'zh': '7.0', 'en': '7.0'} µV h⁻¹

峰值功率密度保持率

{'zh': '93', 'en': '93'} %

技术优势

高低温都能用

80°C和180°C下均能保持高质子电导率，无需加湿或背压，使得燃料电池可在25–200°C范围内工作。

冷启动不衰退

25°C下150次启停循环后，峰值功率密度仍保持93%，电压衰减率仅7.0 µV h⁻¹。

酸掺杂量高

通过卟啉π-π堆叠和相分离形成高密度螺旋纳米通道，使膜在低卟啉含量下仍能保持高水平磷酸掺杂。

应用场景

• 高温质子交换膜燃料电池：替代传统磷酸掺杂PBI膜，实现宽温域运行。
• 燃料电池冷启动：解决低温启动时性能衰减和寿命问题。
• 车用动力电源：无需加湿和背压即可工作，简化车载系统。