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1.  一种新型结构质子交换膜的研究  
   高建东 马志刚 邓正华 索继栓《合成化学》,2007年第15卷第B11期
   质子导体的研究近年来受到了广泛的关注,具有质子传导能力的电解质材料可广泛地应用于燃料电池、电解池、电化学反应装置以及传感器等领域,特别是作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一的质子交换膜越来越受到人们的重视。Nafion(Du Pont)全氟磺酸膜是目前广泛用于PEMFC中的一种质子导体。Nafion全氟磺酸膜具有优异的化学稳定性以及在较低温度条件下高的质子电导率,然而其高昂的价格、差的高温性能以及用于直接甲醇燃料电池(DMFC)中时的高甲醇渗透率阻碍了DMFC商业化发展。    

2.  铂纳米棒有序阵列催化电极在被动式直接甲醇燃料电池中的应用  
   汪艳林  程庆庆  袁婷  周毅  张海峰  邹志青  方建慧  杨辉《催化学报》,2016年第7期
   直接甲醇燃料电池(DMFC)具有能量密度高、无需充电、液体燃料添加便捷及环境友好等优点,是新一代便携式移动电源研究热点. DMFC规模应用的主要技术挑战是如何进一步提高电池性能、显著降低成本和可靠延长寿命.催化电极作为 DMFC发电核心和成本的集中体现,其电催化活性和贵金属用量直接影响 DMFC的性能和成本,开发高性能、低成本的催化电极对推进 DMFC实用化进程具有重要意义.特别是在被动式 DMFC中,阴极催化电极不仅需要提高电催化活性和大幅降低贵金属用量,而且还面临内部严重的“水淹”和氧传质受限等问题.近年来,随着纳米技术发展,有序纳米结构已逐渐应用于 DMFC催化电极的构筑中,电池性能得到显著提高.然而,目前的研究主要集中在膜电极纳米有序微孔层、纳米有序改性膜和纳米有序阳极催化电极及其阳极贵金属载量降低等方面,关于阴极催化电极在有序纳米结构以及载量降低等方面的研究相对较少.
  本文采用模板法直接在微孔层上电沉积定向生长排列有序、直径可控的铂纳米棒阵列,并作为阴极催化电极应用于被动式 DMFC. X射线衍射和透射电镜结果表明,该铂纳米棒结构稳定,表面含有丰富的纳米晶须结构,有利于催化电极比表面积增加和电催化活性提高.不同催化电极上氧还原的极化曲线表明电极性能依下列次序变化:直径为200 nm铂纳米棒阵列电极>100 nm铂纳米棒阵列电极>商业化铂黑催化电极.电池性能表征表明,长度为1–3μm、直径分别为200和100 nm、载量为1.0 mg/cm2的铂纳米棒阵列作为阴极催化电极的 DMFC最大功率密度分别为17.3和12.0 mW/cm2.通过催化电极电化学活性面积和阻抗测试,分析其性能提高的原因可归结于有序排列的铂纳米棒阵列结构提高了电化学活性面积、增强了氧还原电催化活性并促进了阴极氧的传质.
   

3.  直接甲醇燃料电池膜电极的研究与进展  
   索春光  刘晓为  张宇峰  张博  张鹏  王路文《化学进展》,2009年第Z2期
   膜电极(MEA)是直接甲醇燃料电池(DMFC)的核心部件。文中对MEA的研究现状从4个方面进行了详细评述。首先,对组成MEA的关键材料,如电催化剂、质子交换膜、扩散层的研究进展进行了介绍,认为开发低温高效、贵金属载量低的电催化剂以及研制低成本、低甲醇渗透的非氟质子交换膜是MEA关键材料的研究方向。第二,对于MEA的制备方法,文中对以GDL为支撑体的GDE法和以PEM为支撑体的CCM法进行了详细的评述,认为CCM法是今后MEA制备工艺的重要发展方向。第三,关于MEA的表征技术,认为采用电化学方法结合现代谱学技术仍是未来一段时间对MEA表征的主要手段。第四,介绍了MEA数学模型的研究现状,DMFC数学模型的研究是以PEMFC的模型为基础建立起来的,但是建立DMFC的数学模型更为复杂,认为今后对DMFC膜电极模型的研究要充分考虑阳极二氧化碳与甲醇水溶液的两相流问题以及阴极甲醇渗透对电池性能影响的问题。最后,对直接甲醇燃料电池膜电极未来的发展进行了展望。    

4.  直接甲醇燃料电池电催化机理及多孔电极传质过程研究  
   王新东  王一拓  刘桂成  王萌  田哲《电化学》,2013年第3期
   直接甲醇燃料电池以其独特的优势被业界人士视为本世纪最有可能实现商业化的燃料电池.因此,众多研究院所和公司展开了深入研究,取得了瞩目的成就.本文分析了膜电极结构的电催化和多孔电极传质过程的机制,并结合制备工艺、有序多层结构以及电池内部传输过程,讨论了近年来膜电极在直接甲醇燃料电池相关的研究进展.    

5.  直接甲醇燃料电池膜电极研究的进展  
   张军  许莉  王宇新《化学通报》,2002年第65卷第2期
   90年代中期以来,聚合物直接甲醇膜燃料电池(DMFC)研究取得了重要进展,其商业前景日趋明朗,正受到越来越多的关注.本文综述了DMFC膜电极制备工艺和电极结构优化的研究进展,分析了DMFC膜电极存在的问题.    

6.  直接甲醇燃料电池中的膜性能比较  被引次数:2
   邓会宁  李磊  许莉  王宇新《物理化学学报》,2004年第20卷第11期
   制备了磺化聚醚醚酮(SPEEK)和磺化酚酞型聚醚砜(SPES-C)两种质子交换膜,考察了其质子导电和阻醇性能.实验发现,两种新型质子交换膜具有一定的化学稳定性和质子电导率,尤其在高温下两种新膜的质子电导率与Nafion膜接近.两种新膜的甲醇透过系数要比Nafion膜的低1~2个数量级.分别以两种新型膜和Nafion115膜为电解质制备了直接甲醇燃料电池膜电极,讨论了膜材料的性能对直接甲醇燃料电池性能的影响.结果表明,膜材料的阻醇性越好,电池的开路电压越高;膜的电导率越高,在较高电流密度区域内电池的性能越好.    

7.  直接甲醇燃料电池的研究进展  被引次数:3
   韩飞  刘长鹏  邢巍  陆天虹《应用化学》,2004年第21卷第9期
   电催化剂;质子交换膜;膜电极集合体;电池性能;综述;直接甲醇燃料电池的研究进展    

8.  直接甲醇燃料电池阴极电催化剂的研究进展  被引次数:7
   李旭光  邢巍  唐亚文  陆天虹《化学通报》,2003年第66卷第8期
   直接甲醇燃料电池(DMFC)功率密度高,燃料甲醇价格低廉、储存和携带方便,特别适合作为电动车和小型电子设备的电源,是目前燃料电池研究领域的一个热点。本文介绍了40年来DMFC阴极电催化剂的发展历史及现状,并针对目前严重影响DMFC性能的“甲醇透过”问题,阐述了研制耐甲醇阴极电催化剂的重要性,讨论了今后DMFC阴极电催化剂的发展趋势。    

9.  低甲醇透过直接甲醇燃料电池  被引次数:6
   杜荣兵  徐维林  邢巍  陆天虹  桑革《应用化学》,2003年第20卷第8期
   复合膜;甲醇透过率;低甲醇透过直接甲醇燃料电池    

10.  咪唑接枝交联型磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及在直接甲醇燃料电池中的应用  
   朱星烨  钱汇东  蒋晶晶  乐舟莹  徐建峰  邹志青  杨辉《高等学校化学学报》,2018年第9期
   通过咪唑接枝、共价交联制备出交联型咪唑改性磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜.通过接枝咪唑可以大幅提高质子电导率,25℃下电导率可达0.14 S/cm,高于Nafion膜(0.086 S/cm),并随着交联度的增加,质子电导率逐渐降低,但交联膜的致密网络结构使得甲醇渗透明显降低,当交联度为20%时膜的电导率和甲醇选择性分别高达0.105 S/cm和4.57×10~5S·s/cm~3,实现了质子电导和甲醇阻隔的均衡.通过共价交联,膜的氧化稳定性和尺寸稳定性大幅提升.采用交联度为20%的改性SPEEK膜,被动式直接甲醇燃料电池(DMFC)在25℃下的最大输出功率密度达29.7 mW/cm~2,可与商业化Nafion 115膜相媲美,展现出良好的应用前景.    

11.  直接甲醇燃料电池纳米结构电催化材料及多孔电极研究  
   王萌  王新东  陈明  杨兆一  董超振《催化学报》,2016年第7期
   直接甲醇燃料电池(DMFC)因其燃料能量密度高,工作温度低,低污染排放等优点被认为是用作移动设备电源的最佳选择之一,至今已有美国的Oorja Protonics公司和丹麦的IRD公司等新能源相关企业相继发布了多款用于手机、电脑、通信基站、叉式装卸机或房车的商业产品.然而, DMFC内部的复杂情况造成的多种不同的电压损失仍旧使得其实际电压效率远低于理论值.其中从阳极渗透到阴极的甲醇造成的混合电位导致的电压损失尤为明显.目前,众多研究人员都致力于开发高稳定性、高耐久性、高性能且低成本的催化材料体系,以克服传统Pt催化剂存在的各种问题.除了催化剂本身之外, DMFC的问题还与其中膜电极的微结构和电化学特性息息相关.膜电极是化学能通过电催化氧化还原反应转化为电能的反应场所,通常由阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和阴极扩散层依序组合而成.通过对MEA中的各层进行优化,如传质管理和甲醇渗透等问题都能得到有效解决.
  近年来,纳米技术常被用于改进DMFC性能的研究.具备纳米结构的金属-碳/金属氧化物载体类催化材料得到了广泛研究.这些电催化材料在制备方法、结构和组分上都有较大区别.结构方面,许多研究都证明制备纳米级多孔网络结构或者有序阵列结构的催化层有助于提高催化性能和Pt的利用率.组分方面,许多研究人员都开展了引入Pt以外金属成分或金属氧化物来改变Pt催化剂的表面电子状态的研究.引入这些组分导致的配位体效应可以通过弱化Pt与H+, OH-或COads等的相互作用来起到抗催化毒化和提高催化效率的作用.尽管对于DMFC领域的认知逐渐完善,但是仍有许多问题有待解决.因此,本文介绍了目前用于DMFC的纳米结构电催化材料和多孔电极的研究进展.重点介绍了纳米结构催化剂和载体材料的合成及表征.
  通过对比不同催化材料的特性可以发现,在本文涉及到的催化材料中, In0.1SnO2-Pt和(MoO3)0.2SnO2-Pt/C表现出了最高的催化活性,但是它们高效催化甲醇电氧化所需的碱性环境与现在占绝对主流地位的Nafion质子交换膜所必须的酸性环境相冲突,所以其实际应用价值在碱性阴离子交换膜研究取得突破前都难以有效发挥.而另一类表现较好的采用溶致液晶模板法合成的纳米树枝状和纳米星形Pt催化剂则存在制备工艺难以商业规模化的问题.总的来说,采用溶剂热合成法制备的Pt-NRCeO2/GNs和Pt/Ti0.9Sn0.1O2-C等纳米结构金属氧化物、碳材料复合载体和Pt基贵金属催化剂组成的催化材料体系不仅催化性能相对于商业化Pt纳米颗粒有很大提高,而且制备方法易于商业规模化,值得进一步关注.此外,本文还介绍了如内部传质过程的理论建模计算和膜电极中功能结构的制备等优化DMFC中多孔电极内传质过程的方法.通过计算机模拟得到优化DMFC内部传质过程所需的扩散层、催化层的传质特性相关参数,再通过改进MEA制备工艺,有效控制各层的结构参数向模拟的优化值靠拢,能够实现DMFC性能的有效提升.综合模拟、实验研究及工艺研究结果,根据实际需要,设计和制备包含新功能层的MEA的相关研究也更进一步提高了DMFC的性能和实用性.就目前的研究情况而言,如果在性能提升的基础上,使用寿命再取得突破, DMFC一定会有很好的商业应用前景.
   

12.  Pt/C电极表面活化处理对乙醇电催化氧化的影响  
   孙芳  邬冰  曲微丽  高颖  陆天虹  刘长鹏  邢巍《无机化学学报》,2005年第21卷第10期
   0引言直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其燃料来源丰富、价格低廉、甲醇携带和储存安全方便等独特的优越性而越来越受到重视[1]。但DMFC中常用的阳极Pt催化剂对甲醇氧化的低的电催化活性及易于被甲醇氧化的中间体,吸附态的CO(COad)毒化的问题一直是制约DMFC走向实用化的关键问题[2,3]。由于甲醇分子小,在质子交换膜上有较大的透过作用,并且甲醇具有较高的毒性,所以寻求甲醇的替代燃料也是一直以来被广泛关注的问题[4,5]。乙醇是最简单的链醇分子,相对于甲醇来说,乙醇有很多优点,乙醇基本上没有毒性,来源丰富,价格可与甲醇竞争,能量密度高…    

13.  磺化聚醚醚酮/二氧化硅/磷钨酸导电复合膜的制备  
   樊孝红 于非 周震涛《合成化学》,2007年第15卷第B11期
   1引言直接甲醇燃料电池(DMFC)被认为是最适合发展可移动电源的选择之一,目前困扰DMFC发展的主要问题之一是所使用的质子交换膜(主要是杜邦公司的Nation膜)的阻醇性能较低。磺化聚醚醚酮膜(SPEEK)特有的微观结构使其阻醇性能明显的优于Nation膜,而较低的质子传导率、较差的机械性能以及溶胀等缺点限制了它的应用;本文通过在其中加入二氧化硅(SiO2)和磷钨酸(PWA)制备磺化聚醚醚酮/二氧化硅/磷钨酸导电复合膜,并考察了二氧化硅及磷钨酸对复合膜溶胀性能、质子传导率及机械性能的影响。    

14.  磺化聚醚醚酮/二氧化硅/磷钨酸导电复合膜的制备  
   樊孝红  于非  周震涛《合成化学》,2007年第15卷第Z1期
   1引言 直接甲醇燃料电池(DMFC)被认为是最适合发展可移动电源的选择之一,目前困扰DMFC发展的主要问题之一是所使用的质子交换膜(主要是杜邦公司的Nafion膜)的阻醇性能较低.磺化聚醚醚酮膜(SPEEK)[1]特有的微观结构使其阻醇性能明显的优于Nafion膜,而较低的质子传导率、较差的机械性能以及溶胀等缺点限制了它的应用;本文通过在其中加入二氧化硅(SiO2)[2]和磷钨酸(PWA)[3]制备磺化聚醚醚酮/二氧化硅/磷钨酸导电复合膜,并考察了二氧化硅及磷钨酸对复合膜溶胀性能、质子传导率及机械性能的影响.    

15.  甲醇在钯电极上的电化学氧化  
   陈东慧  王作虎  杨晨  胡效亚《分析化学》,2009年第37卷第Z1期
   直接甲醇燃料电池(DMFC)是将燃料(甲醇)和氧化剂(氧气或空气)的化学能直接转化为电能的装置,它体积小、环境污染小、性能可靠,具有广阔的应用前景.甲醇分子反应活性较低,具有较高的极化电位,因此阳极催化剂是DMFC研究的重要内容.目前阳极催化剂往往采用大量的贵金属(如铂),这不可避免地增加了DMFC的成本,限制了DMFC的应用范围~([1]).    

16.  直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮膜初探  被引次数:1
   任素贞  梁振兴  赵新生  辛勤  孙公权  杨学锋《电化学》,2004年第10卷第3期
   应用电化学方法研究了SPEEK膜的甲醇渗透性能.SPEEK膜具有比Nafion 115膜低的甲醇渗透.以其作质子交换膜电解质组装的直接甲醇燃料电池(DMFCs)开路电压高于Nafion 115膜组装的DMFC开路电压,但电池的放电性能尚待改进.本研究可为SPEEK应用于直接甲醇燃料电池提供一定的依据.    

17.  含杂萘联苯结构聚合物膜的直接甲醇燃料电池性能  
   邓会宁  王宇新《物理化学学报》,2007年第23卷第2期
   质子交换膜是直接甲醇燃料电池(DMFC)的关键组成部分. 通过磺化制备了磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK)、磺化杂萘联苯聚醚砜(SPPES)和磺化杂萘联苯聚醚砜酮(SPPESK)三种含杂萘联苯结构的新质子交换膜, 测试了其热稳定性、质子导电性和甲醇透过性能. SPPESK的热分解温度比相近离子交换容量(IEC)的SPPEK和SPPES约低100 ℃, 三种膜均具有良好的导电和阻醇性能; 分别以三种膜为电解质组装DMFC考察了其性能, DMFC的开路电压随膜的阻醇性的提高而增大, 三种膜的开路电压均高于Nafion115膜, 但在较高电流密度的区域三种新膜的性能均比Nafion115膜差.    

18.  高性能高功率密度质子交换膜燃料电池膜电极  
   池滨  侯三英  刘广智  廖世军《化学进展》,2018年第Z1期
   膜电极是质子交换膜燃料电池最为重要的核心部件,其性能直接决定着燃料电池的性能。提高膜电极的性能和功率密度,对于推动燃料电池的商业化进程具有十分重要的意义。通常意义上的膜电极包括质子交换膜、阴极催化层、阳极催化层、阴极气体扩散层和阳极气体扩散层等5个基本单元(常常称之为五合一膜电极),气体扩散层又包括气体扩散材料层和微孔整平层;膜电极的性能取决于材料和制备技术两个方面,制备技术、膜电极的关键组成材料、铂载量都对膜电极的性能和功率密度具有重要影响。近年来,随着催化剂和质子交换膜等关键材料性能的提升,以及制备技术的进步,国内外膜电极的性能得到了大幅度的提升,丰田公司燃料电池的体积功率密度可高达3.2 kW/L。本文将主要从膜电极制备技术的角度(涉及催化剂层和气体扩散层的制备技术等)介绍近年来高性能高功率密度膜电极的研究发展情况,同时介绍国内外在降低膜电极铂载量和开发自增湿膜电极方面的研究进展。    

19.  SPES/PWA/SiO2复合质子交换膜的性能  
   龚春丽  周毅  闫礼成  文胜  郑根稳《物理化学学报》,2010年第26卷第11期
   以磺化聚醚砜(SPES)为基体,以不同比例的SiO2溶胶与磷钨酸(PWA)为掺杂物,制备了一种有望用于直接甲醇燃料电池(DMFC)的新型SPES/PWA/SiO2有机-无机复合膜,并经热失重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)-X射线能谱分析(EDX)等对膜的结构和性能进行了表征,探讨了复合膜用作质子交换膜的可能性.结果表明:复合膜较纯SPES膜具有更高的热稳定性、玻璃化转变温度和吸水率;虽然在室温和电池操作温度(80℃)下,复合膜的拉伸强度均低于纯SPES膜,但即使当SiO2含量高达20%(w)时,复合膜的拉伸强度仍高于Nafion 112膜的;SEM图片显示SiO2和PWA在膜中分布均匀,这将有利于连续质子传输通道的形成.对于SiO2含量为15%(w),PWA含量为6%(w)的复合膜,其室温质子传导率达到了0.034 S·cm-1,与Nafion 112膜的相当,但其甲醇渗透率明显降低,仅为商用Nafion 112膜的七分之一左右,这表明该复合膜在直接甲醇燃料电池中具有良好的应用前景.    

20.  Pt-SnO2 / C催化剂对乙醇和吸附态CO的电催化氧化  
   尹蕊  刘双全  邬冰  高颖《无机化学学报》,2006年第22卷第11期
   由于乙醇最有可能成为直接甲醇燃料电池(DMFC)的替代燃料,因此近年来。对乙醇的电化学氧化及直接乙醇燃料电池的研究已引起人们的很大兴趣。甲醇毒性较大并且易透过Nafion膜进入阴极造成阴极的混合电位而影响DMFC的阴极性能.这是制约DMFC走向实用化的主要问题之一。因此人们在致力于研究直接甲醇燃料电池的同时.也寻求其它的小分子醇作为甲醇的替代燃料。乙醇是除甲醇以外最简单的醇.它来源广泛.无毒,是可再生和环保型能源.并且也有较高的能量密度和反应活性。但是乙醇在电极上的完全氧化因涉及到C-C键的断裂要比甲醇困难.阳极反应动力学过程也比较缓慢。到目前为止铂基催化剂仍然是乙醇氧化最好的催化剂.虽然也有使用非铂催化剂研究乙醇的电氧化,但催化活性远不如铂基催化剂高。    

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