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化学进展 2009, Vol. 21 Issue (01): 244-250 前一篇   后一篇

• 综述与评论 •

化学与生物改性合成质子交换膜*

杨萌1 ;相艳1,2** ;王慕冰3 ;康思聪2 ;徐惠彬1   

  1. (1. 北京航空航天大学材料科学与工程学院 北京 100191； 2. 北京航空航天大学化学与环境学院 北京 100191； 3. 北京航空航天大学理学院 北京 100191)
  • 收稿日期:2008-03-10 修回日期:2008-06-12 出版日期:2009-01-24 发布日期:2009-01-25
  • 通讯作者: 相艳 E-mail:xiangy@buaa.edu.cn
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Novel Proton Exchange Membranes Based on Chemical and Biological Modification

Yang Meng1 ;Xiang Yan1,2** ;Wang Mubing3 ;Kang Sicong2 ;Xu Huibin1   

  1. (1. School of Materials Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China|2. School of Chemistry and Environment, Beihang University, Beijing 100191, China|3. School of Science, Beihang University, Beijing 100191, China)
  • Received:2008-03-10 Revised:2008-06-12 Online:2009-01-24 Published:2009-01-25
  • Contact: Xiang Yan E-mail:xiangy@buaa.edu.cn

新型质子交换膜的研究主要集中在Nafion膜的化学或物理改性、化学合成材料的更新以及新型的生物材料燃料电池用质子交换膜的研发。本文对燃料电池用质子交换膜近3年的研究进展做了综述，并对PEMFC质子交换膜的发展前景进行了探讨与预测。

关键词： 燃料电池, 质子交换膜, 化学改性, 生物材料

The recent progress on novel proton exchange membranes based on chemical and biological modification for fuel cells is reviewed. Chemical and physical modification of Nafion, synthesis and modification of new polymer electrolytes as well as applications of novel biomaterials on fuel cells are discussed respectively. The current issues and future development of PEM are proposed.

Contents
1 Introduction
2 The adulterant modification on Nafion membrane
2.1 Inorganic compounds modification on Nafion
2.2 Organic compounds modification on Nafion
2.3 Biomaterial modification on Nafion
3 Chemosynthesis material used as novel PEM
3.1 Polybenzimidazole compound membrane PEM
3.2 Poly(aryl ether sulfone) compound PEM
3.3 Poly(aryl ether ketone ketone ) PEM
3.4 Polyvinyl alcohol PEM
3.5 Polyvinylidene fluoride PEM
3.6 Polyimides PEM
4 Novel PEM based on the biomaterials
5 Conclusion and anticipation

Key words: fuel cells, proton exchange membrane(PEM), chemical modification, biomaterials

中图分类号: 

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[ 1 ] 　Wee J H. Renewable and Sustainable Energy Reviews , 2007 , 11 :1720 —1738
[ 2 ] 　Shukla A K, Christensen P A , Hamnett A , et al . Journal of Power Sources , 1995 , 55 : 87 —91
[ 3 ] 　Baldauf M, Preidel W. Journal of Power Sources , 1999 , 84 : 161 —166
[ 4 ] 　Xie X F , Di Z, Wang S B , et al . Membrane Science and Technology , 2005 , 25 (4) : 44 —50
[ 5 ] 　Xing D M, Yi B L. Battery , 2005 , 35 (4) : 312 —314
[ 6 ] 　陈煜(Chen Y) , 唐亚文( Tang Y W) . 物理化学学报(Acta Physico-Chimica Sinica) , 2005 , 21 (4) : 458 —462
[ 7 ] 　Alberti G, Casciola M, Capitani D , et al . Electrochimica Acta ,2007 , 84 : 8125 —8132
[ 8 ] 　Tang H L , Wan Z H , Pan M, et al . Electrochemistry Communications , 2007 , 9 : 2003 —2008
[ 9 ] 　Chen S Y, Han C C , Tsai C H , et al . Journal of Power Sources ,2007 , 171 (2) : 363 —372
[10 ] 　Yang J Y, Li YL , Huang Y Q , et al . Journal of Power Sources ,2007 , 11 —22
[11 ] 　Kim D , Scibioh M A , Soonjong K, et al . Electrochemistry Communications , 2004 , 6 : 1069 —1074
[12 ] 　Shao Z G, Wan X, Hsing I M. Journal of Membrane Science , 2002 ,210 : 147 —153
[13 ] 　Jung D H , Cho S Y, Peck D H , et al . Journal of Power Sources ,2003 , 118 : 205 —211
[14 ] 　Tricoli V , Nannetti F. Electrochimica Acta , 2003 , 48 : 2625 —2633
[15 ] 　Young M K, Kyung W P , Jong H C. Electrochemistry Communications , 2003 , 5 : 571 —574
[16 ] 　Kima H , Kang M S , Lee D H , et al . Journal of Membrane Science ,2007 , 304 : 60 —64
[17 ] 　Sato Y, Fujii K, Mitani N , et al . Nucl . Instr. Meth. Phys. Res.B , 2007 , 265 : 213 —216
[18 ] 　Liu J , Wang H T, Cheng S A. Journal of Membrane Science , 2005 ,246 : 95 —101
[19 ] 　Liu J , Wang H T, Cheng S A. Chem. Commun. , 2004 , 728 —729
[20 ] 　吴洪(Wu H) , 王宇新(Wang Y X) . 高等学校化学学报(Chemical Journal of Chinese Universities) , 2002 , 16 (3) : 326 —329
[21 ] 　Sungpet A. Journal of Membrane Science , 2003 , 226 : 131 —134
[22 ] 　Smit M A , Ocampo A L , Espinosa-Medina M A , et al . Journal of Power Sources , 2003 , 124 : 59 —64
[23 ] 　Ho D , Chu B , Lee H , et al . Nanotechnology , 2004 , 15 : 1084 —1094
[24 ] 　Bai Z W, Price G E , Yoonessi M, et al . Journal of Membrane Science , 2007 , 305 : 69 —76
[25 ] 　Bai Z W, Houtz M D , Peter A , et al . Polymer , 2007 , 48 : 6598 —6604
[26 ] 　Chuang S W, Hsu S L. Journal of Membrane Science , 2007 , 305 :353 —363
[27 ] 　Liu Y F , Yu Q C , Wu Y H. Electrochimica Acta , 2007 , 52 :8133 —8137
[28 ] 　Wang F , Hickner M, Kima Y S , et al . Journal of Membrane Science , 2002 , 197 : 231 —242
[29 ] 　Wang F , Ji Q , Harrison W. Polym. Preprints , 2000 , 40 (1) : 237
[30 ] 　Zhang X P , Liu S Z, Yin J . Journal of Membrane Science , 2005 ,258 : 78 —84
[31 ] 　Shang X Y, Fang S M, Meng Y Z. Journal of Membrane Science ,2007 , 297 : 90 —97
[32 ] 　Shang X, Tian S , Meng Y. Journal of Membrane Science , 2005 ,266 : 94 —101
[33 ] 　Sumner M J , Harrison W L , Weyers R M, et al . Journal of Membrane Science , 2004 , 239 : 199 —211
[34 ] 　Di Vona M L , Marani D , D′Epifanio A , et al . Journal of Membrane Science , 2007 , 304 : 76 —81
[35 ] 　Li X F , Liu C P , Lu H , et al . Journal of Membrane Science , 2005 ,255 : 149 —155
[36 ] 　Liang Y, Pan H Y, Zhu X L , et al . Chinese Chemical Letters ,2007 , 18 : 609 —612
[37 ] 　Li L , Xu L , Wang Y X. Materials Letters , 2003 , 57 (8) : 1406 —1410
[38 ] 　Xu WL , Liu C P , Xue X Z. Solid State Ionics , 2004 , 171 (1P2) :121 —127
[39 ] 　Duvdevani T, Philosoph M, Rakhman M. Journal of Power Sources ,2006 , 161 : 1069 —1075
[40 ] 　申益(Shen Y) , 席靖宇(Xi J Y) , 邱新平(Qiu X P) . 化学学报(Acta Chimica Sinica) , 2007 , 14 : 1318 —1324
[41 ] 　Li N W, Cui Z M, Zhang S B , et al . Journal of Power Sources ,2007 , 172 : 511 —519
[42 ] 　Jang W, Choi S , Lee S , et al . Polymer Degradation and Stability ,2007 , 92 : 1289 —1296
[43 ] 　Wang Y, Creber K A M, Peppley B , et al . Polymer , 2003 , 44 :1057 —1065
[44 ] 　Hitoshi S , Norioki K, Atsuyoshi N , et al . Carbohydr. Res. , 2003 ,338 : 557 —561
[45 ] 　Keisuke K. Prog. Polymer Sci . , 2001 , 26 : 1921 —1971
[46 ] 　Hitoshi S , Norioki K, Atsuyoshi N , et al . Biomacromolecules ,2002 , 3 : 1126 —1128
[47 ] 　Brugnerotto J , Lizardi J , Goycoolea F M. Polymer , 2001 , 42 :3569 —3580
[48 ] 　Ramirez-Salgado J . Electrochimica Acta , 2007 , 52 : 3766 —3778
[49 ] 　崔铮(Cui Z) , 相艳(Xiang Y) , 张涛( Zhang T) . CN10130237 ,2005
[50 ] 　Cui Z, Xiang Y, Si J J , et al . Carbohydrate Polymers , 2008 , 73 :111 —116
[51 ] 　崔铮(Cui Z) , 相艳(Xiang Y) , 张涛(Zhang T) . 化学学报(Acta Chimica Sinica) , 2007 , 65 (17) : 1902 —1906
[52 ] 　Jackson W B , Warren B , Jeon Y, et al . US20040191599 , 2004
[53 ] 　Ritts R , Sun H S , Whipple R T, et al . US20060154126 , 2006
[54 ] 　Yang M, Xiang Y, Fan X. Synthesis and Characterization of Biomaterial Membranes for Proton Exchange Membrane Fuel Cell . Jeju Island : Elsevier , 2007. 152
[1] 赵秉国, 刘亚迪, 胡浩然, 张扬军, 曾泽智. 制备固体氧化物燃料电池中电解质薄膜的电泳沉积法[J]. 化学进展, 2023, 35(5): 794-806.
[2] 古孝雪, 于晶, 杨明英, 帅亚俊. 丝素蛋白3D打印在生物医学领域中的应用[J]. 化学进展, 2022, 34(6): 1359-1368.
[3] 朱月香, 赵伟悦, 李朝忠, 廖世军. Pt基金属间化合物及其在质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应中的应用[J]. 化学进展, 2022, 34(6): 1337-1347.
[4] 刘洋洋, 赵子刚, 孙浩, 孟祥辉, 邵光杰, 王振波. 后处理技术提升燃料电池催化剂稳定性[J]. 化学进展, 2022, 34(4): 973-982.
[5] 张旸, 张敏, 赵海雷. 双钙钛矿型固体氧化物燃料电池阳极材料[J]. 化学进展, 2022, 34(2): 272-284.
[6] 占兴, 熊巍, 梁国熙. 从废水到新能源:光催化燃料电池的优化与应用[J]. 化学进展, 2022, 34(11): 2503-2516.
[7] 唐向春, 陈家祥, 刘利娜, 廖世军. 具有三维特殊形貌/纳米结构的Pt基电催化剂[J]. 化学进展, 2021, 33(7): 1238-1248.
[8] 赵睿, 杨晓, 朱向东, 张兴栋. 微量元素锶掺杂生物材料在骨修复领域的应用[J]. 化学进展, 2021, 33(4): 533-542.
[9] 白钰, 王拴紧, 肖敏, 孟跃中, 王成新. 燃料电池用高温质子交换膜[J]. 化学进展, 2021, 33(3): 426-441.
[10] 黄振宇, 涂正凯. 质子交换膜燃料电池电流密度分布特性和研究展望[J]. 化学进展, 2020, 32(7): 943-949.
[11] 张瑞, 吴云, 王鲁天, 吴强, 张宏伟. 微生物燃料电池阴极脱氮[J]. 化学进展, 2020, 32(12): 2013-2021.
[12] 姚东梅, 张玮琦, 徐谦, 徐丽, 李华明, 苏华能. 磷酸掺杂聚苯并咪唑高温膜燃料电池膜电极[J]. 化学进展, 2019, 31(2/3): 455-463.
[13] 叶跃坤, 池滨, 江世杰, 廖世军. 质子交换膜燃料电池膜电极耐久性的提升[J]. 化学进展, 2019, 31(12): 1637-1652.
[14] 左新钢, 张昊岚, 周同, 高长有. 调控细胞迁移和组织再生的生物材料研究[J]. 化学进展, 2019, 31(11): 1576-1590.
[15] 查东东, 郭斌, 李本刚, 银鹏, 李盘欣. 热塑性淀粉耐水性的化学与物理作用机制[J]. 化学进展, 2019, 31(1): 156-166.
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化学与生物改性合成质子交换膜*