Новая технология полимерной пленки изолирует сигналы переноса протона, продвигая исследования топливных элементов
Совместная группа химиков и материаловедов представила новый метод ультратонкой полимерной пленки, который разделяет перекрывающиеся сигналы импеданса, выявляя скрытые пути переноса протонов на границе раздела полимерных электролитов и электродных материалов. Работа, о которой сообщалось на сайте Phys.org 11 мая, может улучшить конструкцию водородных топливных элементов следующего поколения и других электрохимических устройств.
Традиционная электрохимическая импедансная спектроскопия (ЭИС) в инертных условиях объединяет вклад объемной ионной проводимости с динамикой межфазных протонов, маскируя различные механизмы переноса протона. Нанеся полимерный слой нанометрового размера, который выборочно блокирует утечку электронов, позволяя протонам проходить, исследователи получили спектр разделенного сигнала, который изолирует реакцию протонов на границе раздела.
Ведущий автор доктор МаркоЛю описал этот прорыв: «Теперь мы можем напрямую наблюдать пути быстрых перескоков протонов, которые раньше были невидимы, что дает нам четкую цель для молекулярной инженерии». Соавтор профессор Елена Санчес отметила, что метод совместим с рядом полимерных электролитов, включая нафион и новые сульфированные полиэфиркетоны.
Результаты привлекли внимание производителей топливных элементов. Доктор АнитаРаторе, старший менеджер по исследованиям и разработкам в Ballard Power Systems, рассказала Reuters, что «этот метод может значительно ускорить нашу способность настраивать взаимодействие катализатора с опорой, потенциально повышая удельную мощность на 10–20%». Однако некоторые эксперты призывают к осторожности; Профессор ДэвидКим с химического факультета Стэнфорда предупредил, что «лабораторные условия отличаются от суровых и влажных условий коммерческих стеллажей, поэтому перевод потребует дальнейшей проверки».
Исследовательская группа намерена применить пленочный метод к коммерческим мембранным электродным сборкам позднее в этом году и планирует опубликовать полученные данные о производительности в начале 2027 года. Успешная демонстрация может повлиять на стандарты EIS-анализа в электрохимической промышленности и определить выбор материалов для высокоэффективных и недорогих систем топливных элементов.