金属有机框架质子导体及其质子交换膜的研究进展

质子交换膜是新型燃料电池的关键组件之一.以Nafion为代表的商用全氟磺酸质子交换膜成本较高、操作温度较低,限制了宽温度范围下的大规模应用.金属有机框架材料(Metal Organic Framework, MOFs)因其比表面积大、结构规整、可设计性强等优点,在质子交换领域备受关注.作者从三方面综述了MOFs质子导体的相关研究.第一部分主要介绍了MOFs传导质子的作用机理;第二部分从有水/无水条件下工作的两种不同MOFs出发综述了MOFs质子导体的相关发展;第三部分系统回顾了MOFs质子交换膜的相关研究,包括MOFs薄膜与MOFs混合基质膜结构.最后指出了MOFs质子导体及其质子交换膜研究中尚未解决的问题,并展望该领域的未来研究方向.     

固体电解质质子导体的研究进展

介绍了固体电解质质子导体的应用、结构、质子传输机理以及国内外的最新研究进展,详细地综述了钙钛矿型和非钙钛矿型固体电解质质子导体的多种结构类型以及其质子传导机理的最新理论研究,同时分别介绍了两种质子导体的发展概况和面临问题,展望了未来质子导体的发展前景.     

一种新型结构质子交换膜的研究

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。     

质子交换膜燃料电池膜电极

介绍了质子交换膜燃料电池膜电极的组成,电极反应,综述了近年来膜电极的研制方法。探讨了该电池电极制作过程的关键问题及技术。     

新颖无机质子传导材料的研究进展

质子传导在燃料电池、气体传感及电致显色等领域有重要的研究前景.尤其是在燃料电池领域,由于其具有低污染、高效率、操作简单和寿命长等优点而被广泛应用.本文介绍了质子传导在质子交换膜燃料电池中的重要作用及工作原理,分析了质子交换膜的质子传导机理,并简要分析总结了近年来关于无机及其复合质子导体材料的研究进展.     

两性质子交换膜的研究进展

两性质子交换膜是一种含有酸、碱结构并具有质子传导功能的聚合物薄膜材料。由于其结构可设计性强,分子链特殊的相互作用使之在导电的同时对甲醇或钒离子等具有优异的阻隔性能,近年来引起了广泛的关注。本文对国内外相关的研究结果进行了评述,并对两性质子交换膜进行了定义,根据化学结构和制备方法将其分为三大类：(1)碱性聚合物与高沸点酸掺杂型;(2)酸、碱聚合物共混型;(3)含有酸碱结构的聚合物本征型,对其在质子交换膜燃料电池和全钒液流电池中的应用性能进行了讨论。     

基于专利分析的质子交换膜电极技术发展研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种清洁、高效的绿色环保电源,具有广阔的应用前景。膜电极是PEMFC的核心部件,直接影响着PEMFC的性能和商业化前景。本文以全球膜电极专利为研究对象,采用专利计量和文本分析相结合方法,梳理了膜电极专利申请趋势,分析了各环节技术发展趋势和技术功效,并剖析了国内外主要机构的技术布局、竞争优势、技术动向。最后,提出了重视专利保护战略、加快关键技术研发、有效衔接产学研用等建议。     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

质子交换膜燃料电池 (PEMFC)以质子交换膜 (PEM )作为电解质和隔膜 ,其性能强烈地依靠PEM的性质 .本文分析了PEMFC对PEM的要求 ,对全氟化、部分氟化和非氟化的PEM进行了分类介绍 ,着重讨论了膜的结构、制备、性质以及它们在PEMFC中的应用     

质子交换膜燃料电池新结构

质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）能量效率和功率密度高,无电解质腐蚀,环境友好,可望广泛用于电动汽车的发电装置、便携式电源和地面发电站等．许多发达国家都投巨资对其进行研究开发［１］．传统的单对ＰＥＭＦＣ由膜～电极组件和其两侧的集流板构成,其中膜～电极组...     

Sol-Gel Synthesis and Characterization of SiO2—P2O5—ZrO2

Zirconia phosphosilicates were prepared by the sol-gel method using tetraethylorthosilicate, triethyl phosphate, and zirconium n-propoxide. Monolithic, transparent gels were formed with 10 mole% ZrO₂, and 10, 20 or 30 mole% P₂O₅. The influence of the mole% P₂O₅, treatment temperature and water content, on thermal behavior, water adsorption, and proton conductivity were studied. A heat treatment at 200°C was effective in removal of residual organics, creating a porous material capable of good water retention upon rehydration.     

微型氢气/空气自呼吸式质子交换膜燃料电池

数码相机、手提电脑和移动电话等各种新型的电子产品对电池的能量要求越来越高．例如,配备最新的Li离子电池的数码相机只能连续工作30min,手提电脑只运行3h．显然传统电池的发展已越来越不能满足便携式电子设备的用电需求．微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)由于具有高比能量、无需充电和无自放电等优点,在便携式电子设备中具有广阔的应用前景．然而,用传统技术制作μPEMFC不能适应PEMFC微型化要求．因此基于微机电系统(MEMS)技术的微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)已成为国际上的研究热点．2000年,Kelley等基于MEMS技术制作了μPEMFC,随后又在30℃,用加湿氢气作燃料,压缩空气为氧化剂(流速为0．2L／min),电池峰值功率约为120mW／cm^2等条件下进一步研究了μPEMFC。     

PEMFC薄层金属双极板研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池的核心部件,占据电池组重量和成本的绝大部分。本文对铁基合金、镍基合金和铝、钛等轻金属三大类薄层金属板及其表面改性方法进行了详细评述,在此基础上提出了导电化合物和电化学方法对薄层不锈钢改性是今后薄层金属双极板的发展方向。     

有机溶剂对PEM燃料电池CCM结构和性能的影响

采用直接喷涂法将催化剂涂覆在质子交换膜上形成CCM(catalyst coated membrane),CCM与碳纸扩散层组成膜电极用于质子交换膜燃料电池.制备CCM的混合液由质量分数20%的Pt/C催化剂、质量分数5%的Nafion溶液、有机溶剂和水组成.不同的有机溶剂(乙醇、异丙醇和叔丁醇)、有机溶剂的含量、溶剂的...     

质子交换膜燃料电池有序化膜电极

质子交换膜燃料电池的核心部件--膜电极经历了两代传统制备方法后,已经进入第三代有序化膜电极发展阶段.有序化膜电极包括质子导体有序化膜电极和电子导体有序化膜电极两大类,而电子导体有序化膜电极包括催化剂材料有序化膜电极和催化剂载体材料有序化膜电极.有序化膜电极具有良好的电子、质子、水和气体等多相物质传输通道,从而可以大大降低膜电极中Pt载量、提升燃料电池的发电性能和延长燃料电池寿命.本文整理了近几年有关有序化膜电极的研究报道,梳理了有序化膜电极研究进展,归纳比较了各种有序化膜电极制备方法的优缺点,对未来高性能、低成本和长寿命的膜电极制备技术开发具有指导意义.     

质子交换膜的传输通道微观结构对燃料电池性能的影响

质子交换膜燃料电池因其高效、高能量密度、快速启动等独特优势在便携电子设备及汽车动力装置等应用中极具发展潜力。质子交换膜内的传输通道由于对膜质子传导性能有重要影响而受到研究者们的广泛关注。构筑有序结构的质子传输通道,能够获得质子电导率与燃料渗透率、热稳定性、化学稳定性等性能均衡提升的新型质子交换膜材料。本文结合近年来质子传输通道的研究进展,对控制聚合物的相形态从而构筑有序质子传输通道的研究进行了综述,并针对不同相形态所形成的有序通道对膜及燃料电池性能的影响进行了分类与评述,最后对其发展趋势进行了展望。