旭硝子公司（AGC）开发出一种用于燃料电池的氟基电解质聚合物，更薄更柔韧，耐久性是原有电解质膜的5倍以上。
燃料电池在发电时，电池单元内会生成水，电解质膜吸水膨胀，发电停止后则会干燥收缩。这一过程不断重复，导致向电解质膜施加复杂的机械应力，最终使其破裂，无法再发挥隔膜的功能（图1）。
图1：燃料电池的基本结构以及对电解质膜薄膜化的期待
旭硝子公司研究了聚合物的化学结构，开发出了一种韧性更好的新型电解质聚合物，能减轻和分散机械应力，即使反复变形也能保持三维微观结构，不易劣化。这种新型电解质膜虽然厚度减至5微米，但仍表现出原有电解质膜5倍以上的干湿循环耐久性，成功打破了薄膜化与干湿循环耐久性之间此消彼长的关系（图2）。
图2：新开发的电解质薄膜的发电输出和耐久性
此外旭硝子还明确了这种宏观特性是通过电解质聚合物的什么微观结构表现出来的。研发小组通过MD（分子动力学）模拟对氟基电解质膜的特殊微相分离结构进行建模，同时利用大型同步辐射装置实施结构解析，从聚合物的一级结构研究了大型稳定相分离结构的形成（图3）。由此能够通过分子结构理解宏观特性，有助于今后进一步实施改良。
图3：通过MD（分子动力学）模拟建立微相分离结构模型
以新一代燃料电池车为首，新开发的电解质薄膜还有望用于移动用途和家用燃料电池，以及利用可再生能源制氢的水电解系统等。
原文链接：
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20180904/index.html
资料来源：客观日本
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