ยูซึงคิมหัวหน้าโครงการของลอสอลามอสกล่าวว่า "ในขณะที่การผลิตรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงประสิทธิภาพสูงในเชิงพาณิชย์ได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว" ยูซึงคิมหัวหน้าโครงการของลอสอลามอสกล่าว "จำเป็นต้องมีนวัตกรรมทางเทคโนโลยีเพิ่มเติมสำหรับแพลตฟอร์มเซลล์เชื้อเพลิงรุ่นต่อไปที่พัฒนาไปสู่การใช้งานรถยนต์สำหรับงานหนัก ความท้าทายทางเทคนิคประการหนึ่งของเซลล์เชื้อเพลิงในปัจจุบันคือการปฏิเสธความร้อนจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าแบบคายความร้อนของเซลล์เชื้อเพลิง

"เราพยายามอย่างหนักในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนอุณหภูมิสูงหลังจากที่เราได้พัฒนาเมมเบรนที่ประสานกันของไอออนคู่ในปี 2559" คิมกล่าว "โพลีเมอร์คู่ไอออนเป็นสิ่งที่ดีสำหรับการใช้เมมเบรน แต่การเจือปนของกรดฟอสฟอริกในปริมาณสูงทำให้เกิดพิษจากอิเล็กโทรดและกรดไหลท่วมเมื่อเราใช้โพลีเมอร์เป็นตัวประสานอิเล็กโทรด"

ในเซลล์เชื้อเพลิงปัจจุบันข้อกำหนดการปฏิเสธความร้อนจะเป็นไปตามการใช้งานเซลล์เชื้อเพลิงที่แรงดันไฟฟ้าของเซลล์สูง เพื่อให้ได้เครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพอุณหภูมิในการทำงานของกองเซลล์เชื้อเพลิงจะต้องเพิ่มขึ้นอย่างน้อยถึงอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นของเครื่องยนต์ (100 C)

"เราเชื่อว่าพอลิเมอร์ฟอสโฟเนตจะเป็นทางเลือกที่ดี แต่วัสดุก่อนหน้านี้ไม่สามารถนำไปใช้งานได้เนื่องจากการสร้างแอนไฮไดรด์ที่ไม่ต้องการที่อุณหภูมิการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงดังนั้นเราจึงมุ่งเน้นไปที่การเตรียมโพลีเมอร์ฟอสโฟเนตที่ไม่ผ่านกระบวนการสร้างแอนไฮไดรด์ทีมของเคอร์เรสที่ มหาวิทยาลัยชตุทท์การ์ทสามารถเตรียมวัสดุดังกล่าวได้โดยการนำฟลูออรีนโมเอตี้เข้ามาในโพลีเมอร์เป็นที่น่าตื่นเต้นที่ตอนนี้เรามีทั้งเมมเบรนและสารยึดเกาะไอโอโนเมอร์สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิสูง "คิมกล่าว

สิบปีที่แล้ว Atanasov และ Kerres ได้พัฒนากระบวนการสังเคราะห์ใหม่สำหรับโพลีฟอสโฟเนต (pentafluorostyrene) ซึ่งประกอบด้วยขั้นตอนที่ 1) พอลิเมอไรเซชันของเพนตาฟลูออโรสไตรีนผ่านทางอนุมูลอิมัลชันพอลิเมอไรเซชันและ ii) ฟอสโฟเนชันของพอลิเมอร์นี้โดยปฏิกิริยาฟอสโฟเนชันนิวคลีโอฟิลิก น่าแปลกที่พอลิเมอร์นี้แสดงให้เห็นว่ามีการนำโปรตอนที่ดีสูงกว่า Nafion ในช่วงอุณหภูมิ> 100 ° C และมีเสถียรภาพทางเคมีและความร้อนที่ยอดเยี่ยมอย่างไม่คาดคิดที่> 300 ° C

Atanasov และ Kerres ได้แบ่งปันการพัฒนาของพวกเขากับ Kim ที่ Los Alamos ซึ่งทีมงานได้พัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิสูงเพื่อใช้กับโพลีเมอร์ฟอสโฟนิก ด้วยการรวมการประกอบอิเล็กโทรดเมมเบรนกับเมมเบรนประสานคู่ไอออนของ LANL (Lee et al. Nature Energy, 1, 16120, 2016) เซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้โพลีเมอร์ฟอสโฟเนตมีความหนาแน่นของพลังงานที่ดีเยี่ยม (1.13 W cm-2 ภายใต้ H2 / สภาวะ O2 ที่มีความเสถียร> 500 ชม. ที่ 160 C)

อะไรต่อไป? "การเข้าถึงความหนาแน่นของพลังงานมากกว่า 1 W cm-2 ถือเป็นก้าวสำคัญที่บอกเราว่าเทคโนโลยีนี้อาจประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์" Kim กล่าว ปัจจุบันเทคโนโลยีกำลังดำเนินการเชิงพาณิชย์ผ่าน ARPA-E ของกระทรวงพลังงานและสำนักงานเทคโนโลยีไฮโดรเจนและเซลล์เชื้อเพลิงภายในสำนักงานประหยัดพลังงานและพลังงานทดแทน (EERE)