據(jù)外媒報(bào)道，韓國(guó)化學(xué)技術(shù)研究院（Korea Research Institute of Chemical Technology，KRICT）Keun-Hwan Oh博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出新型墊片技術(shù)，成功地將功能化的二維氮化硼納米片（BNNF）應(yīng)用于硅橡膠和乙丙橡膠（EPDM）基密封墊片，通過(guò)同時(shí)提高機(jī)械強(qiáng)度和氣密性，增強(qiáng)了聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（PEMFC）和水電解槽（PEMWE、AEMWE）——?dú)錃馍a(chǎn)和利用的核心設(shè)備——的安全性和效率。

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這種新開(kāi)發(fā)的納米復(fù)合墊片展現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、氫氣阻隔性能以及化學(xué)和熱穩(wěn)定性。

該研究成果以《通過(guò)功能化二維氮化硼納米片的C-C偶聯(lián)增強(qiáng)聚合物電解質(zhì)膜燃料電池和水電解槽密封墊的性能和耐久性（Enhanced performance and durability of sealing gasket for polymer electrolyte membrane fuel cells and water electrolyzer by C–C coupling of functionalized 2D boron nitride nanoflakes）》為題發(fā)表在期刊《Advanced Composites and Hybrid Materials》上。

在氫能系統(tǒng)中，墊片在密封反應(yīng)氣體和防止氫氣在電堆內(nèi)泄漏方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。墊片性能的下降會(huì)降低系統(tǒng)效率，甚至造成嚴(yán)重的安全隱患。

雖然氟橡膠基墊片具有很高的耐久性，但其高昂的成本和與PFAS相關(guān)的環(huán)境限制限制了其廣泛應(yīng)用。相比之下，EPDM和硅橡膠材料價(jià)格更低、易于加工，但其氫氣阻隔性和耐化學(xué)性較差。

為了克服這些缺點(diǎn)，KRICT團(tuán)隊(duì)利用1-芘甲基丙烯酸酯（1-PMA）對(duì)氮化硼納米片進(jìn)行功能化，實(shí)現(xiàn)了納米填料與聚合物鏈之間的C-C偶聯(lián)。該策略形成了一個(gè)高密度交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，最大限度地發(fā)揮了氫擴(kuò)散的“迷宮效應(yīng)”，即使在嚴(yán)苛的操作條件下也能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

值得注意的是，僅添加0.5 wt%的功能化氮化硼納米片即可顯著改善材料性能：

• EPDM復(fù)合材料：楊氏模量提高32.1%，氫氣滲透率降低55.7%

• 硅橡膠復(fù)合材料：楊氏模量提高96.6%，氫氣滲透率降低42.7%

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在酸性和堿性條件下進(jìn)行的長(zhǎng)期化學(xué)耐久性測(cè)試（225小時(shí)）中，EPDM納米復(fù)合材料的重量損失分別僅為6.6%和3.8%，而硅酮復(fù)合材料的降解程度極低，分別為0.2%和2.1%。

電池性能評(píng)估證實(shí)，與商用墊片相比，兩種納米復(fù)合材料墊片均能提供同等或更優(yōu)的電流密度，確保均勻的內(nèi)部壓力分布并降低電極間的接觸電阻。

這項(xiàng)突破性進(jìn)展不僅限于機(jī)械增強(qiáng)，它還同時(shí)提升了氣體阻隔性、耐化學(xué)性和電化學(xué)性能，為氫能系統(tǒng)提供了一種可行的非氟化替代方案。

這項(xiàng)技術(shù)有望加速氫燃料電池汽車(chē)、發(fā)電堆和大型水電解系統(tǒng)的早期商業(yè)化進(jìn)程。

Oh博士表示：“這項(xiàng)研究為高性能硅基墊片的國(guó)產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)，此前這些密封件一直依賴進(jìn)口?！?/p>

KRICT院長(zhǎng)Young-Kuk Lee博士補(bǔ)充道：“通過(guò)開(kāi)發(fā)不含全氟烷基和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）的高耐久性密封材料，我們既能滿足環(huán)保要求，又能提高安全性?！?/p>