Nanofaserbasierte Protonenaustauschmembranen: Entwicklung von ausgerichteten elektrobeschichteten Nanofasern für Anwendungen in Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen

Um nachhaltige Energie und Umgebungen für die Zukunft zu gewährleisten, trägt die Nanotechnologie weiterhin neue Lösungen und Perspektiven bei. Materialien mit nanofaserartigen Strukturen sind attraktiv, wenn es darum geht, mehrere Energieprobleme anzugehen. Die Zuverlässigkeit von kohlenstoffbasierten Brennstoffen ist eine besondere Sorge, da die Verwendung dieses Brennstoffs zu ständigen Emissionen enormer Mengen an Treibhausgasen in die Ökosphäre führt und die Reserven fossiler Brennstoffe verringert. Daher ist es dringend erforderlich, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und sich auf die Nutzung erneuerbarer Quellen, wie Solar- und Wasserstoffenergie, zu konzentrieren. Aufgrund der jüngsten Herausforderungen im Zusammenhang mit den aktuellen Energiebedürfnissen der Gesellschaft und aufkommenden ökologischen Bedenken hat die Suche nach neuartigen, kostengünstigen und umweltfreundlichen Energiewandlungs- und Speichervorrichtungen zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen. Aufgrund ihrer hohen Effizienz, hohen Leistungsdichte und niedrigen Treibhausgasemissionen haben Polymer-Elektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) umfangreiches Interesse als Energiequellen für Automobile, tragbare Elektronik und die Stromerzeugung in Wohngebäuden geweckt. Die Hauptprobleme im Zusammenhang mit PEMFC betreffen die Entwicklung einer robusten, langlebigen und kostengünstigen Protonenaustauschmembran (PEM). In diesem Zusammenhang hat das Elektrospinnen aufgrund der spezifischen Eigenschaften, die mit seinen fortschrittlichen Merkmalen verbunden sind, einschließlich der hohen Oberfläche, der geringen Dichte, des hohen Porenvolumens und der einfachen Hochskalierbarkeit, erhebliches Interesse geweckt, um nanofaserbasierte PEMs herzustellen. Diese Übersicht fasst die aktuellen Arbeiten zur Entwicklung von PEMs auf Basis von elektrobeschichteten Nanofasern zusammen und gibt einen kurzen Überblick über die Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen in Brennstoffzellen. Darüber hinaus hebt diese Übersicht kurz die Strategien hervor, die für die jüngsten Entwicklungen von nanofaserbasierten PEMs für Hochtemperatur-PEMFCs verwendet wurden, wie in der jüngsten Literatur diskutiert wird.