Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo màng trao đổi anion kiềm ứng dụng cho pin nhiên liệu

Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu chế tạo màng trao đổi anion kiềm, ứng dụng trong pin nhiên liệu, góp phần phát triển công nghệ năng lượng sạch.

• Tác giả: Vũ Thị Hồng Nhung
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Thức
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa lí thuyết và hóa lí
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo, đặc trƣng tính chất của màng trao đổi anion kiềm, ứng dụng cho pin nhiên liệu
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Pin nhiên liệu
• 1.2. Giới thiệu chung về pin nhiên liệu
• 1.3. Nguyên tắc hoạt động chung của pin nhiên liệu
• 1.4. Phân loại pin nhiên liệu
• 1.5. Pin nhiên liệu kiềm (Alkaline Fuel Cell – AFC)
• 1.6. Một số ưu điểm của pin nhiên liệu kiềm
• 1.7. Pin nhiên liệu kiềm màng trao đổi anion (AAEMFCs)
• 1.8. Màng trao đổi anion sử dụng cho pin nhiên liệu kiềm
• 1.9. Giới thiệu và những yêu cầu đối với màng trao đổi anion pin nhiên liệu kiềm
• 1.10. Các hệ màng trao đổi ion pin nhiên liệu kiềm
• 1.11. Màng dị thể. Màng tổ hợp polymer giữa các polymer (Interpenetrating polymer network-IPN)
• 1.12. Màng đồng thể (Homogeneous membranes)
• 1.13. Màng trao đổi anion chế tạo trên cơ sở poly(vinyl alcohol) - PVA
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
• 2.2. Dụng cụ và thiết bị
• 2.3. Quy trình chế tạo vật liệu màng trao đổi anion trên cơ sở tổ hợp từ PVA và các polymer PEO, PVdF
• 2.4. Quy trình chế tạo vật liệu màng trao đổi anion tổ hợp từ PVA và PEO
• 2.5. Quy trình chế tạo vật liệu màng trao đổi anion tổ hợp từ PVA và PVdF
• 2.6. Quy trình chế tạo vật liệu màng trao đổi anion tổ hợp từ PVA và các monomer MMA, monomer ST
• 2.7. Quy trình chế tạo vật liệu màng trao đổi anion tổ hợp từ PVA và MMA
• 2.8. Quy trình chế tạo vật liệu màng trao đổi anion từ PVA và Styrene
• 2.9. Quy trình chế tạo màng trao đổi anion trên cơ sở tổ hợp PVA với Poly(ST-co-VBTMA-Cl)
• 2.10. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng tính chất của vật liệu màng
• 2.10.1. Phương pháp đo phổ tổng trở
• 2.10.2. Xác định khả năng trao đổi ion của màng (Ion exchange capacity – IEC)
• 2.10.3. Phương pháp xác định khả năng hấp thu nước (Water uptake – Wu)
• 2.10.4. Phương pháp đo phổ hồng ngoại
• 2.10.5. Phương pháp phân tích nhiệt
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Mẫu vật liệu màng trao đổi anion dị thể trên cơ sở PVA
• 3.1.1. Phổ hồng ngoại của các mẫu màng trao đổi anion dị thể trên cơ sở PVA
• 3.1.2. Phổ hồng ngoại của các mẫu màng tổ hợp từ PVA và PEO, PVdF
• 3.1.3. Phổ hồng ngoại của các mẫu màng tổ hợp từ PVA và monomer MMA (PVA/PMMA/KOH)
• 3.1.4. Phổ hồng ngoại của các mẫu màng tổ hợp từ PVA và monomer ST (PVA/PS/KOH)
• 3.2. Khả năng trao đổi ion (IEC)
• 3.2.1. Khả năng trao đổi ion của các mẫu màng trao đổi anion tổ hợp từ PVA và PEO, PVdF
• 3.2.2. Khả năng trao đổi ion của các mẫu màng trao đổi anion tổ hợp từ PVA và monomer MMA, monomer ST
• 3.3. Khả năng hấp thu nước (Wu)
• 3.3.1. Khả năng hấp thu nước của PVA/PVdF/KOH
• 3.3.2. Khả năng hấp thu nước của các mẫu màng PVA/PMMA/KOH và PVA/PS/KOH
• 3.4. Độ dẫn điện riêng
• 3.4.1. Độ dẫn điện riêng của các mẫu vật liệu màng tổ hợp PVA/PEO/KOH và PVA/PVdF/KOH
• 3.4.2. Độ dẫn điện riêng của các mẫu màng tổ hợp PVA/PMMA/KOH
• 3.4.3. Độ dẫn điện riêng của các mẫu vật liệu màng tổ hợp PVA/PS/KOH
• 3.5. Mẫu vật liệu màng trao đổi anion đồng thể trên cơ sở tổ hợp PVA và Poly(vinylbenzyltrimethylamonium hydroxide) (PVBTMAOH)
• 3.5.1. Quá trình và kết quả tổng hợp copolymer
• 3.5.2. Chế tạo màng PVA tổ hợp với PVBTMAOH và khảo sát các tính chất vật lý, hóa học
• 3.5.3. Khả năng trao đổi ion

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu màng trao đổi anion kiềm cho pin nhiên liệu

Nghiên cứu về màng trao đổi anion kiềm cho pin nhiên liệu đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ năng lượng sạch. Màng trao đổi anion (AEM) là một thành phần thiết yếu trong pin nhiên liệu kiềm, giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của hệ thống. Việc chế tạo và tối ưu hóa màng này không chỉ giúp tăng cường khả năng trao đổi ion mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển các loại màng mới với tính chất vượt trội, đáp ứng yêu cầu khắt khe của pin nhiên liệu kiềm.

1.1. Định nghĩa và vai trò của màng trao đổi anion trong pin nhiên liệu

Màng trao đổi anion là một loại màng polymer cho phép các ion anion di chuyển qua trong khi ngăn chặn sự di chuyển của các ion khác. Vai trò của màng này trong pin nhiên liệu kiềm là rất quan trọng, vì nó giúp duy trì dòng điện và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống. Việc nghiên cứu và phát triển màng trao đổi anion có thể dẫn đến những cải tiến đáng kể trong hiệu suất và độ bền của pin nhiên liệu.

1.2. Lịch sử phát triển và ứng dụng của pin nhiên liệu kiềm

Pin nhiên liệu kiềm đã được nghiên cứu từ những năm 1960 và đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển. Các ứng dụng của pin nhiên liệu kiềm rất đa dạng, từ nguồn năng lượng cho xe điện đến các hệ thống năng lượng tái tạo. Sự phát triển của màng trao đổi anion đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.

II. Thách thức trong nghiên cứu màng trao đổi anion kiềm cho pin nhiên liệu

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu và chế tạo màng trao đổi anion kiềm cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là khả năng trao đổi ion của màng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của pin nhiên liệu. Ngoài ra, độ bền và khả năng chống lại sự ăn mòn trong môi trường kiềm cũng là những yếu tố cần được xem xét. Việc tìm kiếm các vật liệu mới và quy trình chế tạo hiệu quả là rất cần thiết để giải quyết những thách thức này.

2.1. Khả năng trao đổi ion và ảnh hưởng đến hiệu suất pin

Khả năng trao đổi ion của màng là yếu tố quyết định đến hiệu suất của pin nhiên liệu. Nếu màng không có khả năng trao đổi ion tốt, hiệu suất của pin sẽ giảm sút. Nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc cải thiện khả năng này thông qua việc tối ưu hóa thành phần và cấu trúc của màng.

2.2. Độ bền và khả năng chống ăn mòn trong môi trường kiềm

Môi trường kiềm có thể gây ra sự ăn mòn cho các vật liệu trong pin nhiên liệu. Do đó, việc phát triển màng trao đổi anion có khả năng chống ăn mòn tốt là rất quan trọng. Nghiên cứu đang tìm kiếm các vật liệu mới có khả năng chịu đựng tốt hơn trong môi trường này.

III. Phương pháp chế tạo màng trao đổi anion kiềm cho pin nhiên liệu

Có nhiều phương pháp khác nhau để chế tạo màng trao đổi anion kiềm, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Các phương pháp phổ biến bao gồm phương pháp hóa học, phương pháp vật lý và phương pháp kết hợp. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng đến tính chất và hiệu suất của màng. Nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc phát triển các quy trình chế tạo hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

3.1. Phương pháp hóa học trong chế tạo màng trao đổi anion

Phương pháp hóa học thường được sử dụng để tạo ra màng trao đổi anion với các tính chất mong muốn. Quy trình này bao gồm việc sử dụng các phản ứng hóa học để tạo ra các polymer có khả năng trao đổi ion tốt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể trong khả năng trao đổi ion của màng.

3.2. Phương pháp vật lý và ứng dụng trong chế tạo màng

Phương pháp vật lý bao gồm các kỹ thuật như phun, ép hoặc thổi màng. Những phương pháp này thường đơn giản và tiết kiệm chi phí, nhưng có thể không đạt được các tính chất tối ưu như phương pháp hóa học. Nghiên cứu đang tìm cách kết hợp các phương pháp này để tạo ra màng có hiệu suất cao hơn.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của màng trao đổi anion kiềm

Kết quả nghiên cứu về màng trao đổi anion kiềm đã cho thấy nhiều triển vọng trong việc cải thiện hiệu suất của pin nhiên liệu. Các mẫu màng chế tạo được đã đạt được khả năng trao đổi ion cao và độ bền tốt trong môi trường kiềm. Những kết quả này mở ra cơ hội cho việc ứng dụng màng trong các hệ thống pin nhiên liệu thực tế, từ đó góp phần vào việc phát triển năng lượng sạch.

4.1. Đánh giá hiệu suất của màng trao đổi anion trong pin nhiên liệu

Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng màng trao đổi anion mới có khả năng trao đổi ion tốt hơn so với các loại màng truyền thống. Điều này dẫn đến hiệu suất cao hơn cho pin nhiên liệu, cho phép sản xuất điện năng hiệu quả hơn. Kết quả này cho thấy tiềm năng lớn của màng trong ứng dụng thực tế.

4.2. Ứng dụng thực tiễn của màng trao đổi anion trong công nghiệp

Màng trao đổi anion kiềm có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ năng lượng tái tạo đến công nghiệp ô tô. Việc sử dụng màng này trong pin nhiên liệu có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm chi phí năng lượng. Nghiên cứu đang tiếp tục để mở rộng ứng dụng của màng trong các lĩnh vực khác.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu màng trao đổi anion kiềm

Nghiên cứu về màng trao đổi anion kiềm cho pin nhiên liệu đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần phải vượt qua để tối ưu hóa hiệu suất và độ bền của màng. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến trong công nghệ năng lượng sạch, góp phần vào việc phát triển bền vững.

5.1. Tóm tắt những thành tựu đạt được trong nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc phát triển màng trao đổi anion kiềm có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của pin nhiên liệu. Những thành tựu này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển công nghệ năng lượng sạch tại Việt Nam.

5.2. Triển vọng nghiên cứu và phát triển trong tương lai

Tương lai của nghiên cứu màng trao đổi anion kiềm rất hứa hẹn. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chế tạo và phát triển các vật liệu mới, nhằm nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Điều này sẽ góp phần quan trọng vào việc phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Hiện nay, việc trữ lƣợng các nguồn nhiên liệu hóa thạch dần dần cạn kiệt do nhu cầu sử dụng năng lƣợng ngày càng lớn của con ngƣời đang là một vấn đề rất đƣợc quan tâm. Bên cạnh đó, sự thải ra lƣợng lớn khí thải CO2 từ việc khai thác, sử dụng nhiên liệu hóa thạch khiến cho ô nhiễm môi trƣờng ngày càng trầm trọng và gây ra những biến đổi xấu trong cấu trúc hệ sinh thái môi trƣờng. Với các ƣu điểm nhƣ quy trình hoạt động chuyển hóa năng lƣợng không có sự cháy nhƣ trong động cơ đốt, có thể tạo ra dòng điện liên tục khi đƣợc cung cấp nhiên liệu và hoạt động với hiệu suất cao, lƣợng khí CO2 sinh ra trong quá trình sử dụng không có hoặc rất ít, pin nhiên liệu đƣợc xem là hƣớng giải quyết đầy tiềm năng cho vấn đề tìm kiếm nguồn năng lƣợng sạch thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch. Có nhiều loại pin nhiên liệu khác nhau có thể kể đến nhƣ pin nhiên liệu kiềm, pin nhiên liệu phosphoric acid, pin nhiên liệu carbonat nóng chảy, pin nhiên liệu oxit rắn, pin nhiên liệu methanol trực tiếp,.

Trong đó, pin nhiên liệu kiềm đƣợc đánh giá là một trong những pin nhiên liệu chế tạo năng lƣợng tƣơng đối sạch và có hiệu quả sử dụng trong thực tế khá cao. Pin nhiên liệu kiềm có các đặc tính tốt nhƣ hạn chế đƣợc việc sử dụng các lớp xúc tác kim loại quý nhƣ platin, là một vật liệu có giá thành đắt và dễ bị ngộ độc bởi các sản phẩm của quá trình oxi hóa nhiên liệu, khoảng nhiệt độ của pin nhiên liệu kiềm thấp hơn so với các hệ pin nhiên liệu khác (khoảng 100oC) và đặc biệt pin nhiên liệu kiềm sử dụng màng trao đổi anion thay thế cho dung dịch chất điện li có thể làm cho cấu trúc của pin gọn nhẹ và đơn giản hơn, hạn chế đƣợc sự tiêu hao chất điện li, làm giảm sự ăn mòn vật liệu điện cực cũng nhƣ làm giảm sự carbonat hóa trong môi trƣờng kiềm. Vấn đề nghiên cứu về chất điện li, đặc biệt là màng điện li ứng dụng cho pin nhiên liệu nói chung và pin nhiên liệu kiềm nói riêng vẫn còn là vấn đề quan trọng đƣợc nhiều nhà khoa học quốc tế quan tâm và nghiên cứu. Tại Việt Nam, vấn đề nghiên cứu về chất điện li cho pin nhiên liệu kiềm vẫn chƣa đƣợc nhiều nhà khoa 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] học quan tâm.

Vì vậy, để thực hiện mục tiêu chế tạo đƣợc hệ pin nhiên liệu trong điều kiện ở Việt Nam thì vấn đề nghiên cứu chế tạo màng trao đổi ion là một vấn đề cấp thiết cần đƣợc quan tâm nghiên cứu và phát triển. Do đó, luận văn thực hiện đề tài “Nghiên cứu chế tạo, đặc trƣng tính chất của màng trao đổi anion kiềm, ứng dụng cho pin nhiên liệu”, với mục tiêu bƣớc đầu chế tạo đƣợc màng trao đổi anion có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu của pin nhiên liệu kiềm. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.

Pin nhiên liệu 1. Giới thiệu chung về pin nhiên liệu Pin nhiên liệu (Fuel cell) hay máy phát điện nhiên liệu hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng phản ứng oxi hóa khử các dạng nhiên liệu để chuyển trực tiếp hóa năng thành điện năng. Không giống nhƣ pin hoặc ắc quy, pin nhiên liệu không bị mất điện và cũng không có khả năng tích điện. Pin nhiên liệu còn gọi là các máy phát điện hóa vì các chất hoạt động điện hóa có thể nạp vào một cách liên tục theo thời gian tùy vào mục đích sử dụng.

Lý thuyết cơ bản đầu tiên về pin nhiên liệu đƣợc đề xuất lần đầu tiên bởi Humphy Davy vào năm 1801. Và đến năm 1839, William Robert Grove đã chế tạo ra mô hình thực nghiệm đầu tiên của tế bào nhiên liệu – thiết bị mà ông gọi là pin khí voltaic. Lần đầu tiên, cái tên “fuel cell” – tế bào nhiên liệu đƣợc Charles Langer và Ludwig Mond dùng để gọi thiết bị họ tạo ra vào năm 1889 dựa trên sự cải tiến phát minh của Grove. Và bắt đầu từ thập niên 50 của thế kỉ 20, các loại pin nhiên liệu đƣợc sáng chế, cải tiến và dần có những ứng dụng thực tế.

Pin nhiên liệu có những ƣu điểm nổi trội nhƣ: - Hiệu suất chuyển hóa năng lƣợng cao hơn các loại động cơ chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. - Đa số các loại pin nhiên liệu hoạt động không gây tiếng ồn, do đó phù hợp để trang bị cho các tòa nhà, bệnh viện. - Đến khi hydro có thể đƣợc sản xuất từ nƣớc nhƣ một nguồn nhiên liệu tái tạo thì pin nhiên liệu sẽ là một hệ thống cung cấp năng lƣợng hoàn toàn sạch với sản phẩm là nƣớc. - Các loại pin nhiên liệu khác nhau có thể hoạt động trong các nhiệt độ rất khác nhau cho phép pin nhiên liệu có thể đƣợc ứng dụng rất rộng rãi từ nguồn điện gia dụng đến quốc phòng, hàng không, vũ trụ.

3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] - Pin nhiên liệu hầu nhƣ không có hiện tƣợng giảm công suất sau mỗi lần dùng-sạc nhƣ pin truyền thống. Bên cạnh đó, việc tăng công suất đƣợc thực hiện một cách đơn giản bởi việc tăng lƣợng nhiên liệu cung cấp chứ không cần tăng dung lƣợng thiết bị nhƣ với pin. Với những hứa hẹn ấn tƣợng về khả năng ứng dụng mạnh mẽ trên, pin nhiên liệu xứng đáng và thực sự đã nhận đƣợc sự quan tâm với nhiều nghiên cứu nhằm cải tiến, hoàn thiện thiết bị đầy tiềm năng này. Nguyên tắc hoạt động chung của pin nhiên liệu Pin nguyên liệu hoạt động chuyển hóa hóa năng thành nhiệt năng dựa trên nguyên tắc oxi hóa hydro (hoặc nhiên liệu khác) ở anode tạo thành cation và electron đƣợc tách ra di chuyển tạo thành dòng điện.

Ở cathode, oxy nhận electron để tạo thành anion. Sau đó cation sẽ đi qua chất điện phân sang cathode (hoặc anion sang anode) để kết hợp với ion trái dấu tạo thành sản phẩm của phản ứng. Nguồn nhiên liệu cơ bản cần thiết cho pin vận hành gồm: hydro, methanol, ethanol,. và chất oxy hóa (thƣờng là oxy từ không khí).1: Sơ đồ pin nhiên liệu oxy - hydro, chất điện li là dung dịch chứa ion H+ (http://users.ca/~pillay/fuel-cells.html) Tƣơng tự nhƣ ắc quy, pin nhiên liệu cũng là một thiết bị tạo ra dòng điện thông qua cơ chế phản ứng điện hóa.

Tuy nhiên, điểm khác biệt của pin nhiên liệu là có thể tạo ra dòng điện liên tục khi cung cấp đầy đủ nhiên liệu cho pin, trong khi đó ắc quy cần phải đƣợc nạp điện từ một nguồn điện bên ngoài sau một thời gian sử dụng. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phân loại pin nhiên liệu Các hệ thống pin nhiên liệu đƣợc phân loại theo nhiều cách khác nhau: - Phân loại theo nhiệt độ hoạt động - Phân loại theo các chất tham gia phản ứng - Phân loại theo điện cực - Phân loại theo chất điện li Phân loại dựa theo chất điện li hiện nay có các loại pin nhiện liệu sau: - Pin nhiên liệu kiềm (Alkaline Fuel Cell - AFC) - Pin nhiên liệu carbonat nóng chảy (Molten Carbonate Fuel Cell – MCFC) - Pin nhiên liệu phosphoric acid (Phosphoric Acid Fuel Cell – PAFC) - Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (Proton Exchange Membrane Fuel Cell – PEMFC) - Pin nhiên liệu oxit rắn (Solid Oxide Fuel Cell – SOFC) - Pin nhiên liệu methanol trực tiếp (Direct Methanol Fuel Cell – DMFC) 1. Pin nhiên liệu kiềm (Alkaline Fuel Cell – AFC) Pin nhiên liệu kiềm (AFC) là loại pin nhiên liệu đƣợc chế tạo, nghiên cứu và phát triển sớm nhất.

Sau những năm 1960 – 1980 thì AFC đã dần mất đi ƣu thế của nó bởi các công nghệ pin nhiên liệu mới khác nhƣ pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) vì tính linh hoạt của việc sử dụng một chất điện li dạng rắn và tránh tiêu hao chất điện li. Tuy nhiên, so sánh giữa AFC và PEMFC chỉ ra rằng về mặt lý thuyết AFC hoạt động tốt hơn PEMFC và AFC tạo ra mật độ dòng cao hơn so với PEMFC. Ngoài ra, chi phí xây dựng một hệ thống AFC cho các ứng dụng công suất thấp thì nhỏ hơn so với chi phí xây dựng hệ thống tƣơng đƣơng của PEMFC. Các pin nhiên liệu kiềm có nhiều ƣu điểm hơn so với pin nhiên liệu màng trao đổi proton trên cả mặt động học cathode và phân cực ohm.

Bản chất ít gây ăn mòn của môi trƣờng kiềm đảm bảo độ bền lớn hơn của pin. Một vấn đề có ảnh hƣởng không tốt đến AFC là quá trình carbonat hóa của dung dịch chất điện li kiềm do CO2 từ không khí hoặc các sản phẩm oxi hóa của pin nhiên liệu đã đƣợc giải quyết khi sử dụng màng trao đổi ion OH- [3] 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Pin nhiên liệu kiềm thƣờng dùng dung dịch kali hydroxit (KOH) làm chất điện li, với nồng độ dung dịch thay đổi từ 30 – 45% tùy theo từng hệ thống [19]. Lý do KOH đƣợc chọn làm chất điện li là vì quá trình oxi hóa xảy ra trong môi trƣờng kiềm tốt hơn trong môi trƣờng axit. Mặt khác, trong các hydroxit kim loại kiềm thì KOH có độ dẫn điện cao nhất.

Một số ƣu điểm của pin nhiên liệu kiềm - Pin nhiên liệu kiềm có hiệu suất chuyển hóa năng lƣợng cao hơn so với các pin nhiên liệu khác nhƣ pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC), pin nhiên liệu oxit rắn và pin nhiên liệu phosphoric acid. - Pin nhiên liệu kiềm có ƣu điểm là cho phép sử dụng các chất xúc tác kim loại không quý, chi phí thấp để làm điện cực. - Trong pin nhiên liệu kiềm sử dụng màng trao đổi anion, dung dịch KOH đƣợc thay thế bằng một chất điện li rắn trên cơ sở màng polymer. Điều này có thể khắc phục những vấn đề của sự tiêu hao chất điện li và kết tủa carbonat trên các điện cực.

- Pin nhiên liệu hoạt động tốt ở nhiệt độ thƣờng, độ bền của pin cao. Nhiên liệu đƣợc lƣu trữ, vận chuyển dễ dàng và có mật độ năng lƣợng cao. Pin nhiên liệu kiềm màng trao đổi anion (AAEMFCs) AAEMFCs là một loại pin nhiên liệu kiềm hoạt động ở điều kiện nhiệt độ khoảng 23-70oC và đạt hiệu suất tƣơng đối cao (~70%) so với nhiều loại pin nhiên liệu khác. Loại pin này khác với AFCs truyền thống ở chỗ thay vì chất điện li là dung dịch KOH thì AAEMFCs sử dụng màng polymer rắn để làm chất điện li.