Forskare vid Japans Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) leder ansträngningarna för att syntetisera starkare och effektivare material för vätebränslecellsmembran. De flesta bränsleceller som för närvarande finns på marknaden använder flytande membran. Ett nytt koordinationspolymerglasmembran, redovisas i tidskriften Kemivetenskap , fungerar lika bra som sina flytande motsvarigheter med extra styrka och flexibilitet.

Vätebränsleceller matas med väte och syre för att producera elektricitet, med vatten som sin enda biprodukt. Dessa bränsleceller innehåller "protonledande membran" som underlättar separationen av vätgas positiva och negativa partiklar, protoner och elektroner, en process som i slutändan leder till produktion av el.

Protoner måste lätt röra sig över dessa membran för att processen ska vara effektiv. Nuvarande protonledande membran är gjorda av vätskor och kan inte fungera effektivt under torra förhållanden, gör deras tillverkning komplicerad och dyr. Forskare letar efter sätt att tillverka fasta membran gjorda av vattenfria elektrolyter som ger bättre mekanisk och termisk stabilitet än deras flytande motsvarigheter, men är också kostnadseffektiva och leder fortfarande protoner bra.

"Vårt koordinationspolymerglas presterade bättre än nyligen rapporterade joniska vätskor och kristallina koordinationspolymerer, " säger Satoshi Horike, en materialvetare vid Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) som ledde forskningen.

Horike, Tomohiro Ogawa och kollegor i Japan tillverkade sitt koordinerande polymerglasmembran genom att blanda en "protisk jonisk vätska" med zinkjoner. Protiska joniska vätskor är flytande salter som framställs genom att blanda en syra och en bas. Teamet använde en protisk jonisk vätska som heter dietylmetylammoniumdivätefosfat. Tillsats av zink till denna vätska ledde till bildandet av ett fast ämne, elastiskt polymerglas.

Den molekylära strukturen hos koordinationspolymerglaset underlättade rörelsen av protoner över det under torra förhållanden vid 120°C. När den testas i en vätebränslecell, den producerade högspänning (0,96 volt), väl inom intervallet för typiska polymerelektrolytmembran. Dess uteffekt liknade också vanliga Nafion-membran.

Ogawa tror att deras resultat erbjuder ett intressant tillvägagångssätt för att använda glaspolymerer i bränslecellstillämpningar. Teamet planerar att fortsätta sitt arbete med målet att uppnå bränslecellmembran med högre prestanda och långsiktig stabilitet.