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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。 相似文献
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微型氢气/空气自呼吸式质子交换膜燃料电池 总被引:6,自引:0,他引:6
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。 相似文献
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本文根据聚合物电解质膜燃料电池操作温度、使用的电解质和燃料的不同,将其分为高温质子交换膜燃料电池、低温质子换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池和阴离子交换膜燃料电池,综述了它们所用电解质膜的最新进展.第一部分简要介绍了这4种燃料电池的优点和不足.第二部分首先介绍了Nafion膜的结构模型,并对平行柱状纳米水通道模型在介观尺度上进行了修正;接着分别对应用于不同燃料电池的改性膜的改性思路作了分析;最后讨论了用于不同燃料电池的新型质子交换膜的研究,同时列举了性能突出的改性膜和新型质子交换膜.第三部分介绍了阴离子交换膜的研究现状.第四部分对未来聚合物电解质膜的研究作了展望. 相似文献
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采用Nafion粘结剂的PEMFC氧电极研究 总被引:5,自引:0,他引:5
研究了聚合物电解质燃料电池(PEMFC)中以Nation溶液取代PTFE乳液作粘结剂的效果.并对催化剂层内Nafion含量进行了优化,同时探讨了气体工作压力和离子交换膜的影响,实验发现:1.使用Nafion溶液后显著提高电池性能,Nafion含量为2mg·cm-2时性能技好;2.气体压力增大改善了电池位能;3.使用Nafion115膜的电池性能优于使用Nafion117膜的电池.要进一步提高电池性能,减小欧姆控制区的斜率是必要的. 相似文献
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低温质子交换膜燃料电池的商业化受到高纯度氢气制取、储存、运输及加注的制约。将燃料电池工作温度提高到200-250 ℃可显著提高电极动力学,提高对一氧化碳等杂质气体的耐受性,降低氢气制取成本,简化水和热管理,为燃料电池提供更多燃料选择,使得高温质子交换膜燃料电池有望实现原位甲醇重整制氢系统与燃料电池系统的无温差耦合,同时较高的运行温度为直接甲醇燃料电池和非贵金属催化剂替代铂基催化剂提供了有利条件。但超高温(200-250 ℃)聚合物电解质膜燃料电池的发展依然面临着艰巨的挑战,为促进超高温聚合物电解质膜燃料电池的发展,本文将系统总结近年的相关进展,探讨超高温聚合物电解质膜燃料电池面临的机遇与挑战。 相似文献
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燃料电池作为一种清洁高效的能量转换装置,被认为是构建未来社会可再生能源结构的关键一环。不同于质子交换膜燃料电池(PEMFC),碱性聚合物电解质燃料电池(APEFC)的出现使非贵金属催化剂的使用成为可能,因而受到了日益广泛的关注和研究。APEFC的关键结构是膜电极,主要由聚合物电解质膜和阴阳极(含催化层、气体扩散层)组成,膜电极是电化学反应发生的场所,其优劣直接决定着电池性能的好坏。因此,基于现有的碱性聚合物电解质及催化剂体系,如何构筑更加优化的膜电极结构,使APEFC发挥出更高的电池性能是亟待开展的研究。本文首先通过模板法在碱性聚合物电解质膜的表面构建出有序的锥形阵列,再将具有阵列结构的一侧作为阴极来构筑膜电极,同时,作为对比,制备了由无阵列结构的聚合物电解质膜构筑而成的膜电极,最后对基于两种不同膜电极的APEFC的电化学性能进行了对比研究。实验结果表明,锥形阵列结构可以将APEFC的峰值功率密度由1.04 W·cm-2显著提高到1.48 W·cm-2,这主要归因于在APEFC的阴极侧具有锥形阵列结构的聚合物电解质膜的亲水性的提升和催化剂电化学活性面积的增加。本工作为碱性聚合物电解质燃... 相似文献
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燃料电池技术的发展与我国应有的对策 总被引:7,自引:0,他引:7
本文介绍了几种主要类型燃料电池的最新进展,基于世界发展趋势和我国具体情况,作者在碱性燃料电池,磷酸型燃料电池,溶融碳酸盐电池和聚合物电解质燃料电池方面提出了相应对策。以促进我国燃料电池的研究与开发。 相似文献
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质子交换膜燃料电池的研究进展 总被引:3,自引:0,他引:3
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效节能、工作稳定、环境友好的理想发电装置.质子交换膜是PEMFC的核心组成,是一种选择透过性膜,主要起传导质子,分隔氧化剂与还原剂的作用.PEMFC用电催化剂有铂系和非铂系电催化剂,提高铂的利用率和开发非铂系催化剂是今后催化剂研究的主要方向.文中对电极的制备技术和电池的水管理、热管理方法也作了简要介绍. 相似文献
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高性能质子交换膜燃料电池 总被引:5,自引:0,他引:5
用全氟碘酸质子交换膜作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)电解质,简化了水和电解质的管理。本文研究了该燃料电池质子交换膜厚度对电池性能影响;性能最佳的Nafion112膜和低铂载量E-TEK电极组装的PEMFC,在输出功率高达0.95W/cm^2;同时考察了电池的能量转换效率、E-TEK电极中铂电催化剂利用率和电池的稳定性。 相似文献