主鎖イオンペアポリベンジミダゾール膜を用いた低温HT-PEMFC操作の実現（120°Cまで）

要旨 プロトン交換膜（PEM）燃料電池は、多様なアプリケーションにおけるクリーンで効率的なエネルギー変換のための有望な技術です。リン酸（PA）をドーピングしたポリベンジミダゾール（PBI）を使用する高温PEM燃料電池（HT-PEMFC）は最大200°Cで動作できますが、低温では水によるPA損失がしばしば性能低下と耐久性の低下を引き起こします。本研究では、イミダゾリウム-二リン酸イオンペアユニットをPBIのバックボーンに直接統合することによって、新しい主鎖イオンペアPBI膜を提供します。この設計により、高い酸含量、強い酸-ポリマー相互作用、および酸の保持が安定化された膜が得られます。単電池テストにおいて、Im + -PBI 15 -3 wt.% は160°Cで0.79 W cm −2、120°Cで0.57 W cm −2のピーク出力密度を示し、優れた耐久性と長時間の運転における最小限の酸損失を実現しました。これらの結果は、主鎖イオンペアPBIが120°Cまでの効率的な操作を可能にするHT-PEMFC膜の頑強で高性能なソリューションを提供することを示しています。