这些新的燃料电池可以在-20至200°C之间的温度下运行

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是电池，可以改变在氢和氧之间的电化学反应中产生的化学能，从而变成电能。它们只能在有限的温度下工作，例如80至90摄氏度或140至180华氏度。

中国科学院，天津师范大学和天津大学的研究人员设计了一种新型的PEMFC，可以在较远的温度范围内运行，特别是摄氏-20至200度。他们的论文发表在自然能量，可以促进PEMFC技术的广泛使用，同时还可以降低其制造成本。

“当我们考虑磷酸（PA）从聚苯二唑唑（PBI）膜中泄漏时，我们相信，根据酸碱相互作用的概念，一个苯唑唑分子会吸收一个PA的一个分子，” Nanwen Li，一个，”该论文的作者告诉TechXplore。“另一方面，PBI膜中的所有其他PA分子主要由氢键相互作用保留。这就像一条狗链，它限制了狗，因此其他狗只是通过亲属关系跟随这只狗。但是，如果我们可以创建狗狗窝，那么如果前门关闭，该狗窝中的所有狗都将无法轻易出现。”

目标是创建一种可以吸收PA的膜。为了进一步增强其捕获PA的能力，他们使用了“毛细血管虹吸效应”，这一效果很容易吸收。

Li解释说：“ TB聚合物中的超微孔充当PA吸收和保留的毛细血管，就像狗狗窝的隐喻一样。”“通过调整单体的化学结构，可以控制聚合物膜孔的大小和分布。一个孔尺寸约为3.5Å的膜显示出PA分子的最佳虹吸作用，因此在广泛的工作温度下，最佳的电导率稳定性和燃料电池性能。”

PEMFC中包含的质子导电膜在两侧涂有催化物质，以触发细胞内阳极（氢）和阴极（氧）之间的电化学反应。

“除其他外，膜有两个主要功能：一种是在阳极上进行催化产生的质子以将其运输到阴极上并将其与氧气混合，最终产生水，而另一个是迫使电子（即。，电能）在阳极，通过外部电路催化产生，在那里它们完成电路并产生水。”李说。“人们可以将燃料电池视为高度控制的氢和氧催化燃烧，不会像点燃时那样爆炸，而是按需释放电能。电解或水的分裂实际上只是相反的，您可以将电能输入将水分成氢和氧气。”

李说：“使用我们的设计，将大大简化燃料电池堆栈。”“我们认为，PA吸收到超微孔的虹吸作用对于高表现高温PEMFC的发展很重要。这将帮助他们在没有辅助加热系统的情况下运行。”

这项研究可以导致表现更好的PEMFC，同时也大大降低了其制造成本。他们将在高级实验中使用催化剂层。

Li补充说：“我们还想设计和准备与我们使用的膜相同类型的超微型质性的PBI系统，这可能更容易应用于能源行业。”