IEA AFC Annex 31: A Brief Review of Poly(Vinyl Alcohol)-Based Anion Exchange Membranes for Alkaline Fuel Cells (2022)

In diesem Review wird die Entwicklung von Anionenaustauschmembranen im Allgemeinen (AEMs) und von AEMs auf PVA-Basis im Besonderen diskutiert und zusammengefasst. Die Arten, Materialien und die Herstellung von Anionenaustauschmembranen in den letzten Jahren werden besprochen. Darüber hinaus werden die Eigenschaften von PVA und die Leistungen der kürzlich vorgestellten AEMs auf PVA-Basis untersucht, einschließlich der Hydroxidleitfähigkeit, der Wasseraufnahme und des Quellungsgrads, der Zugfestigkeit und der Brennstoffpermeabilität.

AEMs auf PVA-Basis haben Potenzial für alkalische Brennstoffzellenanwendungen. Zu den bemerkenswerten Vorteilen von PVA gehören die große Anzahl reaktiver Gruppen, die eine chemische Modifizierung ermöglichen, sowie die Kompatibilität mit anderen Polymeren, ionenleitenden Kationen und Additiven. Daher gibt es viele Ansätze zur Verbesserung der physikochemischen und elektrochemischen Eigenschaften von AEM auf PVA-Basis. In den letzten Jahren führte die Entwicklung von AEM auf PVA-Basis zu einem deutlichen Anstieg der Leitfähigkeitswerte, die sich 200 mS/cm annähern und eine geringere Permeabilität für Brennstoffe aufweisen. Die mechanischen Eigenschaften von PVA-basierten Membranen zeigen gute Resultate.

Es ist notwendig, die mechanischen Eigenschaften der Membran zu verbessern, insbesondere unter nassen Bedingungen. Eine dieser Möglichkeiten ist die Verwendung eines besseren Vernetzers, der die Quellfähigkeit der Membran verringern und gleichzeitig ihre hohe Wasseraufnahmefähigkeit erhalten kann. Die Einführung funktionalisierter anorganischer Füllstoffe ist eine Alternative, um sowohl die mechanischen Eigenschaften als auch die Leitfähigkeit der Membran zu verbessern. Da alkalische Vollzellen über einen längeren Zeitraum unter alkalischen Bedingungen betrieben werden sollen, ist die chemische Stabilität der Membran entscheidend.

IEA AFC Annex 31: A Brief Review of Poly(Vinyl Alcohol)-Based Anion Exchange Membranes for Alkaline Fuel Cells (2022)