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相似文献
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1.
直接甲醇燃料电池中的膜性能比较   总被引:2,自引:0,他引:2  
邓会宁  李磊  许莉  王宇新 《物理化学学报》2004,20(11):1372-1375
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.  相似文献   

2.
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.  相似文献   

3.
Nafion膜在直接甲醇燃料电池中的应用及改进   总被引:9,自引:0,他引:9  
史萌  邱新平  朱文涛 《化学通报》2001,64(8):488-491,487
Nafion质子交换膜性能优越,广泛应用于固体聚合物燃料电池中,但因存在甲醇渗透问题,使其在直接甲醇燃料电池中的应用受限制。本文讨论了Nafion质子交换膜的物质传输机理,侧重介绍甲醇分子的渗透机理,综述了基于降低甲醇渗透率而对Nafion膜所做的改进性研究和几种具有应用前景的替代膜。  相似文献   

4.
1引言 由于磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜特有的微观结构使其阻醇性能要优于Nafion膜,使其在直接甲醇燃料电池(DMFC)中的应用方面具有良好的应用前景。但随着该材料磺化度的增加,SPEEK膜的抗溶胀性能和机械性能显著下降,而低磺化度的SPEEK的质子传导能力较弱,不能满足DMFC的使用要求。  相似文献   

5.
DMFC用PES/SPEEK共混阻醇质子交换膜   总被引:1,自引:0,他引:1  
将磺化聚醚醚酮(SPEEK, 磺化度DS为68.3%)和聚醚砜(PES)两种聚合物共混制得PES/SPEEK共混膜. DSC研究表明两种聚合物之间具有较好的相容性, 因而共混膜均匀致密, 未发生大尺度相分离. PES的混入能有效降低膜的溶胀度及甲醇透过系数. 纯SPEEK 膜40 ℃时在1 mol•L−1甲醇水溶液中溶胀度达到160%, 45 ℃时就完全溶解, 而含30%(w)PES的共混膜在80 ℃时的溶胀度仅有15%. 室温下含20%−30%(w)PES的共混膜的甲醇透过系数为1×10−7 cm2•s−1左右, 比Nafion 115膜的透过系数小一个数量级. 尽管80 ℃下30%(w)PES/SPEEK共混膜的电导率与Nafion 115膜相当, 但由于共混膜的厚度比Nafion 115膜小1/3左右, 膜电阻较小, 因而其电池性能比Nafion 115膜的好.  相似文献   

6.
1引言 由于磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜特有的微观结构使其阻醇性能[1]要优于Nafion膜,使其在直接甲醇燃料电池(DMFC)中的应用方面具有良好的应用前景.但随着该材料磺化度的增加,SPEEK膜的抗溶胀性能[2]和机械性能显著下降,而低磺化度的SPEEK的质子传导能力较弱,不能满足DMFC的使用要求.  相似文献   

7.
本文介绍了用于直接甲醇燃料电池(DMFCs)的质子交换膜(PEMs)的工作原理与性能要求。讨论了影响DMFCs国PEMs的甲醇渗透性能的因素。综述了Nation、改性Nafion膜以及其它新品种膜的研究进展。  相似文献   

8.
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.  相似文献   

9.
通过在磺化聚醚醚酮(SPEEK,DS=61.68%)中分别混入酚酞型聚醚砜(PES-C)、磺化酚酞型聚醚砜(SPES-C,DS=53.7%)制备出SPEEK/PES-C、SPEEK/SPES-C共混质子交换膜.结果表明,共混的两种聚合物之间均具有较好的相容性.PES-C、SPES-C的混入能有效降低膜的溶胀及甲醇透过,且随着共混量的增加,这种作用越趋明显.纯SPEEK膜在75℃左右溶解,而SPEEK/PES-C(30wt%)、SPEEK/SPES-C(30wt%)共混膜在80℃时溶胀度仅为22.5%、26.32%.在室温至80℃范围内,纯SPEEK及共混膜的甲醇透过系数都在10-7cm2.s-1数量级上,远小于Nafion115膜.在饱和湿度下,温度大于90℃时,SPEEK/PES-C(20wt%)共混膜电导率超过Nafion115膜;温度大于110℃时,SPEEK/SPES-C(30wt%)共混膜电导率与Nafion115膜相当,达到0.11S.cm-1.高电导率,低透醇系数以及明显提高了的可使用温度表明该类共混膜有望在DMFC中使用.  相似文献   

10.
DMFCs用磺化聚醚醚酮/功能化二氧化硅复合质子交换膜   总被引:1,自引:0,他引:1  
在磺化度(DS)为55.1%的磺化聚醚醚酮(SPEEK)中掺杂功能化二氧化硅(吸湿性SiO2溶胶及带有磺酸基团的二氧化硅(SiOx-S)粒子)制备SPEEK/SiO2和SPEEK/SiOx-S复合质子交换膜.SiO2和SiOx-S的掺杂能有效提高复合膜的抗溶胀、阻醇性能及高温低湿情况下的电导率.纯SPEEK膜在80℃溶胀为52.6%,而SiO2和SiOx-S掺杂量为15%的复合膜在此温度下分别仅有26.2%和27.3%的溶胀.在室温至80℃范围内,SPEEK/SiO2(20 wt%)和SPEEK/SiOx-S(20 wt%)复合膜的甲醇透过系数比Nafion115膜小近2个数量级.在120℃、相对湿度(RH)为40%情况下,SPEEK纯膜的电导率仅为2.6×10-4S.cm-1,SPEEK/SiO2(20 wt%)复合膜约为2.0×10-3S.cm-1,而SPEEK/SiOx-S(20 wt%)复合膜高达1.0×10-2S.cm-1,与Nafion115相当.SPEEK/SiO2(20 wt%)和SPEEK/SiOx-S(20 wt%)2种复合膜的尺寸稳定性较高,膜电极无催化剂与膜分离现象,其DMFCs单电池性能好于SPEEK膜.  相似文献   

11.
通过在磺化聚醚醚酮(SPEEK)中掺杂1,2,4-三羧基丁烷-2-膦酸锆(Zr(PBTC))制备出SPEEK/Zr(PBTC)复合质子交换膜.结果表明,与纯SPEEK膜相比,Zr(PBTC)的掺杂能降低复合膜的吸液量及甲醇透过系数,且随着Zr(PBTC)含量的增加,这种作用越趋明显.在室温至80℃范围内,复合膜的甲醇透过系数在10-7cm2.s-1数量级上,远小于Nafion115膜.在饱和湿度下,当温度大于90℃时,含40wt%Zr(PBTC)的复合膜电导率超过Nafion115膜,并在160℃时达到0.36S.cm-1.使用温度的提高及在高温下的高电导率表明该复合膜适合在高温DMFC中使用.  相似文献   

12.
磷钨酸/磺化聚醚醚酮质子导电复合膜   总被引:14,自引:0,他引:14  
直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuelcell,DMFC)作为各种用途的可移动动力源具有高效、清洁和燃料储运方便等优点,成为20世纪90年代以来研究与开发的热点。目前,这种电池的研究难点主要集中在催化剂不稳定和质子交换膜透醇上,DMFC膜不但要可传递质子和绝缘电子,还应具有  相似文献   

13.
磺化聚醚醚酮膜的制备及其阻醇和质子导电性能   总被引:17,自引:0,他引:17  
直接甲醇燃料电池 (Directmethanolfuelcell,DMFC)以高效、清洁和燃料储运方便等优点适宜于作为各种用途的可移动动力源 ,成为 2 0世纪 90年代以来研究与开发的热点[1,2 ] .目前 ,这种电池的研究难点主要集中在催化剂不稳定和质子交换膜透醇上 .一张好的DMFC膜不但要可传递质子、绝缘电子 ,还应具有良好的阻醇性能 .如果膜的阻醇性能不好 ,甲醇会穿过膜到达阴极 ,与氧直接反应而不产生电流 ,不但造成燃料的浪费 ,同时也影响阴极的正常反应 ,使电池效率下降[3] .目前广泛应用于燃料电池中的Nafion系列膜…  相似文献   

14.
磺化聚醚醚酮/磷钨酸复合膜的导电和甲醇渗透性能   总被引:3,自引:0,他引:3  
薛松  尹鸽平 《高分子学报》2006,(9):1083-1087
通过磺化反应制备了磺化聚醚醚酮,1H-NMR测试表明其磺化度分别为0.65和0.73.用共混的方法制备了磺化聚醚醚酮/磷钨酸复合质子交换膜.研究了磺化聚醚醚酮的磺化度和磷钨酸的含量对复合膜的吸水性能?电导率,甲醇渗透性能的影响.随着磺化度和磷钨酸含量的增加,电导率逐渐增大,最高达到1.36×10-2S/cm(20℃),高于相同测试条件下NafionR○117膜的电导率(1.0×10-2S/cm).对复合膜的横向和纵向电导率进行了测试和比较,两者相差接近一个数量级.磷钨酸的掺杂虽然没有降低复合膜的甲醇渗透系数,但是仍然都低于相同条件下测得的NafionR○117膜的甲醇渗透系数.  相似文献   

15.
Novel acid–base blend membranes consisting of acidic sulfophenylated poly(ether ether ketone ketone) (Ph-SPEEKK) and various amounts of basic polysulfone tethered with 5-amino-benzotriazole (PSf-BTraz) have been prepared and characterized. The blend membranes show higher proton conductivity and lower liquid uptake and dimensional swelling compared to plain Ph-SPEEKK and sulfonated poly(ether ether ketone) (SPEEK) membranes. The Ph-SPEEKK/PSf-BTraz blend membranes with optimized basic polymer contents exhibit lower methanol crossover and higher performance with improved stability in direct methanol fuel cells (DMFC) at various methanol concentrations (1–10 M) than plain Ph-SPEEK and Nafion-115 membranes.  相似文献   

16.
In direct methanol fuel cells (DMFC), methanol crossover is a major issue which has reduced the performance of polymer electrolyte membrane (PEM) for energy generation. In this study, graphene oxide (GO) and conductive polyaniline decorated GO (PANI-GO) were used as additives in fabrication of sulfonated poly(ether ether ketone) (SPEEK) nanocomposite PEM membrane to reduce methanol crossover. PANI-GO was synthesized by in situ polymerization method and the formation of PANI coated GO nanostructures was confirmed by surface morphology and crystallinity analysis. The membrane morphology and topography analysis confirmed that GO and PANI-GO were well dispersed on the surface of SPEEK membrane. 0.1 wt% PANI-GO modified SPEEK nanocomposite membrane exhibited the highest water uptake and ion exchange capacity of 40% and 1.74 meq g?1, respectively. The oxidative stability of the nanocomposite membranes also improved. Lower methanol permeability of 4.33 × 10?7 cm?2S?1 was noticed for 0.1 wt% PANI-GO modified SPEEK membrane. PANI-GO modified SPEEK membrane enhanced the proton conductivity, which was due to the existence of acidic and hydrophilic group present in PANI and GO. PANI-GO modified SPEEK membrane held higher selectivity of 1.94 × 104 S cm?3 s?1. Overall, these studies revealed that PANI-GO modified SPEEK membrane is a potential material for DMFC applications.  相似文献   

17.
Acid–base polymer blends for polymer electrolyte membranes have been prepared by blending sulfonated poly(ether ether ketone) (SPEEK) with poly(vinylpyrrolidone) (PVP) to reduce methanol uptake and to decrease methanol permeability while maintaining high proton conductivity. The acid‐base interaction occurring on the sulfonic acid group and on the tertiary amide group was characterized by FTIR and DMA. As the composition of PVP lowered than 20 wt % in the blends, the acid–base interaction causes great reduction on methanol uptake and the methanol permeability; however, the proton conductivity is still high. In this work, membrane–electrode assemblies (MEAs) have been prepared for direct methanol fuel cell (DMFC) from both blend membrane and Nafion 117. DMFC single cell performance was also evaluated. Results confirmed that SPEEK (with the degree of sulfonation (DS) = 69%) blended with PVP (Mn = 1,300,000) with a ratio of 80/20 (w/w) exhibits higher open‐circuit voltages (OCV) and lower polarization loss than those of Nafion 117. These acid–base blends will be suitable for DMFC application. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 44: 565–572, 2006  相似文献   

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