低場核磁技術在高低溫離子交換膜孔徑評價中的應用

燃料電池工作原理最早于1839年由德國化學家 Christian Friedrich Sch?nbein 提出，后發展出多種不同的種類，包括堿性燃料電池（AFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）和離子交換膜燃料電池（PEMFC，也稱質子交換膜燃料電池）。

國內目前主要集中在離子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池領域開展研發和產業化。其中，離子交換膜燃料電池已被公-認為新能源電動汽車電源的最-優選項之一。

在燃料電池中，離子（如氫離子或氫氧根離子）需要在膜中快速傳導，以確保電池的高效運行。孔徑過小會限制離子的通過速度，導致電池性能下降；而孔徑過大則可能降低膜的選擇透過性，使得不必要的離子也能通過，同樣會影響電池性能。因此，評估離子交換膜孔徑的大小是確保離子傳導效率與燃料電池性能的關鍵。

其次，燃料電池操作條件往往較為苛刻，如高溫、高壓等。在這些條件下，離子交換膜孔徑穩定性至關重要。如果孔徑因環境變化而發生顯著變化，將嚴重影響膜的尺寸穩定性和耐用性。評估離子交換膜孔徑大小可以幫助了解膜在不同條件下的穩定性表現，從而優化膜的設計和使用條件，提高膜的耐用性。

低場核磁技術作為一種新興的無損檢測方法，通過結合原位變溫系統，可以研究不同溫度下質子交換膜的孔徑變化特性。低場核磁共振技術以水作為探針，捕捉水中的氫質子的信號。孔徑越大，對水的束縛越小，信號衰減越慢；孔徑越小，對水的束縛越大，信號衰減越快，因此通過核磁信號能夠判斷質子交換膜的孔徑。

低場核磁技術在高低溫離子交換膜孔徑評價中具有重要的應用價值。通過該技術，我們可以更深入地了解離子交換膜的內部結構特征，為燃料電池的研發和生產提供有力支持，推動燃料電池技術的不斷進步和發展。