科學家將新型燃料電池工作溫度拓寬至負二十攝氏度至二百攝氏度

傳統質子交換膜燃料電池因其功率密度高和污染極小被應用于許多便攜式和固定式系統組建中，但是其運行溫度范圍有限。

通常在80攝氏度～90攝氏度時，采用完全加濕的全氟磺酸膜；在140攝氏度～180攝氏度時，則采用未加濕的磷酸摻雜膜，以避免水冷凝引起未加濕的磷酸浸出。如果傳統質子交換膜燃料電池運行溫度和濕度范圍更廣，就可以簡化水、熱調控，從而降低成本。

正在測試中的燃料電池

中國科學院和天津大學科研團隊開發了一種由剛性、高自由體積、堿衍生聚合物構成的磷酸摻雜本征超微孔膜，可在負20攝氏度～200攝氏度的溫度范圍內工作，較大地拓寬了原有的工作溫度范圍。

這種平均超微孔半徑為3.3埃（?）的膜顯示出了虹吸效應，即使在高濕度條件下也能保持未加濕的磷酸的高保留率，并且比常規的密集未加濕的磷酸摻雜聚苯并咪唑膜的質子電導率保留率高3個數量級以上。

所制得的未加濕的磷酸摻雜傳統質子交換膜燃料電池可保持95%的峰值功率密度，并且在15攝氏度下可輕松啟動或關閉循環150次，甚至在負20攝氏度這樣的極端條件下，也能夠實現愈100次循環。

2022年1月13日，相關論文以《通過磷酸摻雜的本征超微孔膜實現運行溫度范圍為負20攝氏度～200攝氏度的燃料電池》為題發表在《自然·影響因子》上。

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李南文

該論文由中國科學院化學研究所中國科學院工程塑料重點實驗室尤偉（音譯）教授、天津大學發動機國家重點實驗室邁克爾·吉弗教授、中國科學院煤化學研究所煤轉化國家重點實驗室李南文教授擔任共同第一作者。……