钨酸氧化钛纳米管提高燃料电池性能

在工业应用中，钨酸氧化钛纳米管提高燃料电池性能。研究人员使用芬顿试剂法来估计钨酸氧化钛纳米功能化磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜的化学氧化稳定性，膜的化学氧化稳定性是对燃料电池的耐久性和性能的关键要求之一，纯SPEEK和所有制造的复合材料的膜在芬顿试剂中浸泡144小时后，其重量损失小于4%，这表明其化学稳定性良好。膜的稳定性下降可能是由于SPEEK聚合物链的醚键断裂造成的。

SPEEK和SPEEK 6% W-TNT在一个自制的带有Pt电极的燃料电池中的极化曲线，该燃料电池在80℃下运行。性能研究表明，SPEEK 6% W-TNT显示了比SPEEK膜（0.845 V）更高的OCV（0.945 V），这是因为复合膜比纯SPEEK更密，可能会降低燃料交叉行为。

SPEEK 6% W-TNT的功率密度和电流密度分别为352 mW cm^-2和690 mA cm^-2。而SPEEK膜显示功率密度为245 mW cm^-2，电流密度为540 mA cm^-2。SPEEK 6% W-TNT膜较高的氢氧化物电导率可能是由于存在额外的离子交换位点和增加水的吸收程度，从而导致更高的燃料电池性能。

在燃料电池设置中测试时，复合膜SPEEK 6% W-TNT表现出352 mW cm^-2的最大功率密度。超过6wt%的W-TNT填料，纳米管的聚集和阻挡效应降低了质子传导率。结果表明，在SPEEK基体中加入W-TNT填料后，由于改善了活性位点的表面积（质子化）、吸水率、离子交换能力和质子传导性，燃料电池的性能得到了提高。

因此，研究表明，在复合膜中使用空心性质的钨酸氧化钛纳米管以及粘合的离子交换基团（钨酸）作为填料，协助Grotthuss和跳跃机制的离子传导，形成了PEMFCs的优秀电解质。

参考文献：Elumalai V, Deenadhayalan T, Kathleen Asitha A, et al. Preparation of tungstic acid functionalized titanium oxide nanotubes and its effect on proton exchange membrane fuel cell[J]. SN Applied Sciences, 2019, 1(4): 1-12.

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