Brandstofcellen zijn energiezuinig en schoon. Echter, een grote uitdaging voor de commercialisering van deze technologie is de duurzaamheid van een essentieel onderdeel van elke cel, het membraan, die typisch is gemaakt van een polymeer genaamd Nafion. Tijdens de werking van de brandstofcel, het membraan ondergaat chemische en mechanische afbraak, wat leidt tot scheuren en gaatjes die de levensduur verkorten.

Om dit probleem aan te pakken, drie leden van de afdeling Werktuigbouwkunde van de Universiteit van Delaware, Ajay Prasad, Liang Wang en Suresh Advani, hebben een zelfherstellend membraan ontwikkeld met microcapsules die zijn voorgevuld met een Nafion-oplossing. Het werk wordt gerapporteerd in een paper gepubliceerd in de Journal of The Electrochemical Society . Er is ook een octrooiaanvraag ingediend.

"De microcapsules zijn ontworpen om te scheuren wanneer ze defecten in het membraan tegenkomen en laten vervolgens de voorgevulde Nafion-oplossing vrij om de defecten op hun plaats te genezen, ' legt Wang uit.

Duurzaamheidstests van het ontwikkelde membraan hebben bevestigd dat de zelfherstellende functionaliteit de levensduur aanzienlijk kan verlengen.

"Membraandefecten zijn onmogelijk te detecteren en te repareren in een werkende brandstofcel, ", zegt Advani. "De enige oplossing momenteel is om de hele membraanelektrode te vervangen, wat onbetaalbaar is."

"De mogelijkheid om zelfherstellende polymere materialen te gebruiken die scheuren en gaatjes op hun plaats kunnen genezen, is een opwindend vooruitzicht om de levensduur en veiligheid van dergelijke systemen te verlengen en tegelijkertijd de levenscycluskosten te verlagen, " hij voegt toe.

De ontdekking is een belangrijke in de verdere ontwikkeling van waterstof-aangedreven polymere elektrolytmembraanbrandstofcellen, die volgens Prasad, directeur van het Center for Fuel Cell Research aan de Universiteit van Delaware, "hebben al het potentieel aangetoond om verbrandingsmotoren in voertuigen te vervangen en om vermogen te leveren in stationaire en draagbare toepassingen.