Bränsleceller är energieffektiva och rena. Dock, en stor utmaning för kommersialiseringen av denna teknik är hållbarheten hos en viktig komponent i varje cell, membranet, som vanligtvis är gjord av en polymer som kallas Nafion. Under bränslecellsdrift, membranet genomgår kemisk och mekanisk nedbrytning, leder till sprickor och hål som förkortar dess livslängd.

För att lösa detta problem, tre medlemmar av University of Delawares avdelning för maskinteknik, Ajay Prasad, Liang Wang och Suresh Advani, har utvecklat ett självläkande membran som innehåller mikrokapslar förfyllda med en Nafion-lösning. Arbetet redovisas i en tidning publicerad i Journal of The Electrochemical Society . En patentansökan har också lämnats in.

"Mikrokapslarna är designade för att brista när de stöter på defekter i membranet och sedan släppa den förfyllda Nafion-lösningen för att läka defekterna på plats, " förklarar Wang.

Hållbarhetstester av det utvecklade membranet har bekräftat att den självläkande funktionen kan förlänga dess livslängd avsevärt.

"Membrandefekter är omöjliga att upptäcka och reparera i en fungerande bränslecell, " säger Advani. "Den enda lösningen för närvarande är att byta ut hela membranelektrodenheten, vilket är oöverkomligt dyrt."

"Möjligheten att använda självläkande polymermaterial som kan läka sprickor och hål på plats är en spännande möjlighet att förlänga livslängden och säkerheten för sådana system samtidigt som livscykelkostnaden minskar, " han lägger till.

Upptäckten är viktig i den fortsatta utvecklingen av vätedrivna polymerelektrolytmembranbränsleceller, vilket enligt Prasad, chef för Center for Fuel Cell Research vid University of Delaware, "har redan visat potentialen att ersätta förbränningsmotorer i fordon och att ge kraft i stationära och bärbara applikationer.