硅材料在微型燃料电池中的应用*

微型燃料电池被认为可作为便携式电子设备的下一代电源而越来越受到关注。传统的石墨、金属等材料用于微型燃料电池时产生了不少问题,如石墨材料微加工性能差,金属易腐蚀、密度较大等不利于应用于便携式设备。硅材料因为其低的气体透过率、高的导热系数和适于微加工等特性在微型质子交换膜燃料电池中得到了越来越多地应用。本文对硅材料在微型燃料电池的气体扩散层、质子交换膜构造中的应用以及硅材料作为基底制作微型燃料电池技术的进展进行了综述,并对硅材料在微型燃料电池领域应用的技术特点及前景做了分析与讨论。     

聚酰亚胺-二氧化硅杂化膜的制备及表征

 采用溶胶－凝胶法制备了两类具有不同二氧化硅含量的聚酰亚胺－二氧化硅（PI－SiO2）杂化膜,并用SEM,IR,TG－DTA,氮吸附和气体渗透性能测试等手段对该膜材料的表面形貌、结构、热性能、孔径分布和气体渗透性能进行了表征．结果表明,PI－SiO2膜材料中SiO2粒子的分散良好,与有机相之间存在着分相和键联;膜材料的玻璃化温度θg均随SiO2含量的增加而升高．相比之下,在酸性条件下制备的T系列杂化膜比在碱性条件下合成的S系列杂化膜对θg的影响更大一些;杂化膜具有较好的气体渗透性能和亲水性能,其H2O／N2和H2O／CH4的分离系数远大于努森扩散的理论值．     

含有聚醚链段的可溶性聚酰亚胺气体分离膜材料及其性能

将4,4'-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐(6FDA)和1,3-苯二胺(mPDA)与二端氨基聚醚缩聚, 得到含有聚醚柔性链段的聚酰亚胺气体分离膜材料. 所合成的共聚聚酰亚胺在N-甲基吡咯烷酮(NMP)和四氢呋喃(THF)等有机溶剂中具有良好的溶解性能. 研究了O2, N2, H2, CH4和CO2在聚酰亚胺均质膜中的渗透性能, 考察了二端氨基聚醚的含量、链长和化学结构对气体渗透性能的影响. 结果表明, 聚醚链段的引入增大了气体的扩散系数, 气体的渗透系数显著增大; 聚醚链段与CO2相对较强的相互作用, 增大了对CO2/N2的溶解选择性, CO2/N2的分离性能优于CO2/CH4, 同时CO2比H2优先透过膜.     

静电纺丝在钠离子电池中的应用研究进展

钠离子电池具有与锂离子电池相似工作机理,因其原料资源丰富,是一种极具应用前景的新一代储能设备.然而,钠离子电池面临着电极材料体积膨胀过大、钠离子传输动力学较慢和能量密度偏低等问题,阻碍了其实用化.静电纺丝技术合成的一维钠离子电池电极材料,可通过形貌调控或碳复合方式有效缓冲储钠过程中电极的体积膨胀,而且具有连续的电子传递和较短的离子传输路径,从而改善钠离子传输动力学,以提高电池倍率性能.通过电纺还可简便地制备直接用于钠离子电池的柔性纤维膜来提高电池的能量密度.综述了静电纺丝技术制备钠离子电池材料的研究进展,主要包括正极和负极材料,对今后静电纺丝在钠离子电池中的发展进行了展望.     

燃料电池膜电极衰减机制及其抗老化策略北大核心CSCD

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高能量效率和高能量密度、低温快速启动、结构紧凑、无污染、低噪声等优点,在氢能汽车、固定式电站、水下潜艇和通讯电源等方面具有广泛的应用前景.目前影响燃料电池商用化的主要问题是成本和寿命,特别是在工况下急剧的启停、干湿、温度等变化,以及随之带来的机械及电化学老化,严重影响了燃料电池核心部件膜电极的耐久性和稳定性,导致燃料电池寿命大幅度下降.动态负载下燃料电池的寿命较短,距离燃料电池汽车商业化目标寿命仍有较大距离.因此,开发快速有效的膜电极加速老化测试程序,研究膜电极的耐久性,揭示燃料电池失效机理,寻找解决措施,对提高燃料电池使用寿命,推动燃料电池技术商业化,实现国民经济可持续发展具有重大意义.本文通过对比研究膜电极老化测试,从催化材料、质子交换膜以及启停控制策略应用等方面,分析电极、质子交换膜等关键材料的衰减物化机理,从材料科学领域深入探讨提升关键材料耐久性的方法及机理.为燃料电池的各部件制备与设计完善评价体系,推进燃料电池商用化发展.     

游离和膜固定化脂肪酶在双液相介质中催化二肽合成的研究

以N－乙酰－L－苯丙氨酸乙酯和L－亮氨酰胺、L－丙氨酰胺、L－苯丙氨酰胺 、L－缬氨酰胺等L－氨基酰胺为底物，以游离或膜固定化脂肪酶为催化剂，在水、 有机溶剂单相和水－有机相双相体系反应介质中，合成了N－乙酰－L－苯丙氨酰基 －L－亮氨酰胺、N－乙酰－L－苯丙氨酰基－L－丙氨酰胺、N－乙酰－L－苯丙氨酰 基－L－苯丙氨酰胺、N－乙酰－L－苯丙氨酰基－L－缬氨酰胺等二肽。研究证明， 由于反应和纯化的同步进行，二肽可以在双液相酶膜反应器中达到高纯度和高收率 合成。     

“膜”法世界——膜材料的发展与应用*

膜材料作为新材料“十三五”规划专项工程之一,在工业和日常生活中起着非常重要的作用。依据材质不同,介绍了现有常见的有机膜、无机膜、新型膜材料,阐述了近年来膜在水处理、气体分离、电池隔膜和燃料电池等方面的应用发展,说明了膜材料在疫情防护材料中的用途,并对膜材料未来的发展做了总结和展望。     

2010Pittcon会议(Ⅱ)

分组报告续报如下:供生能量的先进材料鉴定组的报告有:(1)A li、J X Zhou、N Fahruddin,供光电化太阳能电池用的、细金针在二氧化钛表面上的原位生长;(2)R J Packer、P Ye等,SOFC陶瓷渗氧膜的高温     

聚偏氟乙烯膜三维离子传输通道的构建及其在全钒液流电池中的性能研究

随着新能源技术的不断发展, 大规模储能技术受到了广泛的关注. 全钒液流电池因其容量和功率设计灵活、安全可靠、寿命长等优势成为发展较快的储能电池之一. 离子膜作为液流电池的关键部件, 对电池的能量转化效率、寿命和成本具有显著影响. 本工作以高化学稳定性的聚偏氟乙烯作为膜材料, 利用聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮分别作为模板和稳定剂, 在聚偏氟乙烯膜内成功构建了具有较好H/V离子选择性的三维离子传输通道. 电池性能测试表明, 该聚偏氟乙烯(PVDF)离子膜有着出色的化学稳定性, 在100 mA•cm^-2电流密度下, 具有98%以上的电流效率和83.5%的能量效率. 此外, 聚偏氟乙烯具有价格低的显著特点, 使其在全钒液流电池中有较好的应用前景.     

锂离子电池爆炸机理分析

研究L iCoO2(或L1.05Co1/3N i1/3Mn3O2)/L ixC6锂离子电池材料的热分解特性以及锂离子电池在加热、过充、短路等情况下的爆炸机理.实验表明,50~350℃之间负极表面存在SEI膜的分解、L ixC6与电解液乃至L ixC6与PVDF等3种放热反应,电解液于178℃时开始放热,L i1-xCo1/3N i1/3Mn1/3O2的热分解反应起始于230℃.锂离子电池在150℃加热时爆炸,1.5 C过充至15 m in时爆炸,短路情况下不发生爆炸.     

光催化抗雾膜材料的制备及其亲水性研究

采用改进的Ｓｏｌ－Ｇｅｌ技术制备负载型复合光催化抗雾膜材料,ＡＥＳ和接触角测定等手段研究了膜厚度、热处理条件及光照条件等因素对材料亲水性的影响,光催化抗雾膜的亲水性受控于ＴｉＯ２的晶型和膜比表面,大比表面和高锐钛矿含量可降低膜对水的接触角,膜的厚度通过改变催化剂量和光利用率影响材料的亲水性。膜材料亲水性保持或恢复效果相当。     

高性能质子交换膜燃料电池

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。     

3，5—二氨基苯甲酸—4′—联苯酯含液晶侧链的聚酰亚胺的合成与表征

合成了含液晶基元侧基的二氨基化合物－3,5－二氨基苯甲酸－4′－联苯酯,并以3,3′-4,4′－二苯醚四羧酸二酐（ODPA）、二氨基二本醚（ODA）为共聚单体,制备了具仍液晶侧链原位复合自增强功能的新型聚酰亚胺（PI）薄膜材料,这种含液晶基元侧链的PI能溶 在极性非质子有机溶剂中,显示出良好的可加工性能,由于液晶基元侧链的原位复合自增强作用,该类膜材料显示出良好的力学性能和热稳定性在热台偏光显微镜下观察,该类聚合物在较高的温度区域内显示液晶行为,并呈现向相织构。     

L－B技术在电化学研究中的应用

Ｌ－Ｂ技术可在分子水平上按人们的预想控制分子的排列和取向，是实现分子工程的重要手段。国内外Ｌ－Ｂ技术的研究主要集中于仿生膜、特殊材料和信息器件，新开拓的电化学应用有导电材料、光电材料、电催化作用、传感器、钝化作用和反应模板等     

锂硫电池隔膜材料的研究进展

锂硫电池因其具有较高的理论容量和能量密度、原料丰富、环保性好、成本低等优点,被认为是目前最具发展潜力的新型高性能电池之一.锂硫电池主要由正极材料、电解液、隔膜以及负极材料构成.隔膜作为锂硫电池的重要组成部分之一,其性能优劣对电池整体性能有着重要的影响,高品质隔膜材料开发已是锂硫电池重要研究方向之一.本文全面综述了聚烯烃、聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、共混聚合物等微孔隔膜和纳米纤维多孔膜在锂硫电池隔膜材料中的最新研究进展,并对未来高性能锂硫电池隔膜材料的开发进行了展望.     

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。     

含酰胺结构的巯基自组装膜的设计与结构表征

提出了一种简便通用的合成巯基化合物的途径，以分子中的羧基CO2H为起始基团，与2-流基乙胺的氨基选择性缩合；合成了一系列具有RC（O）NHCH2CH2SH（R分别为偶氯苯衍生物，双炔衍生物及直链烷基）结构的化合物，并用接触角测量，电化学和掠角反射红外光谱（GIR-IR）等手段对这些化合物在金表面形成的自组装单分子膜进行了表征。发现4-（N－（2‘-巯基已基））酰胺偶氮苯的自组装膜表现出良好的电活性，电化学测定表面浓度为4．21×10(－10)mol·cm(-2)．当R为烷基链时，随烷基链的增长，膜的致密度与有序度增加GIR-IR证明在自组装腹中CH3（CH2）6C（O）NHCH2CH2SH的C＝O和N－H键与Au表面平行，分子轴线与Au表面近似垂直．     

全钒液流电池用电极与质子交换膜的研究进展

钒氧化还原液流电池(VRFB),是一种环保、寿命长、安全性高、电化学性能稳定的新型电化学储能设备,是当前极具发展潜力的储能系统之一.电极与质子交换膜是钒液流电池的关键材料,对电池的电化学性能起着决定性作用.根据两种关键材料的原料与结构的不同,本文从电极与质子交换膜的分类、特点等方面进行了详细描述,并对两种关键材料的结构...     

电化学聚对苯膜的现场ESR及其性能研究

本文用现场电化学-ESR联合测试的技术, 对电化学聚对萃膜在浓H_2SO_4中的性质进行了研究, 结果表明: 聚对苯膜具有高的电导率和相对低的自旋磁化率, 极化子与偶极化子为主要导电者, 并在一定的电位下相互转化, 自旋粒子有很大的离域性。膜中链与链之间可能存在部分的氧桥结构, 而引起体系结构的某些变化, 使聚对苯膜的电导提高以及掺杂容易进行。掺杂量受电位控制, 浓H_2SO_4中的HSO_4~-嵌入/脱嵌的电化学可逆性很好, 最大掺杂量可相当于每5个苯环单元氧化出一个正电荷, 可望将电化学聚对苯用作稳定的二次电池电极材料。     

含有联苯结构的高含氟量聚芳醚的制备

<正>聚芳醚(PAEs)具有优异的热稳定性和力学强度,已在航空航天、汽车和生物材料等获领域得了重要应用~([1,2]).将具有一定作用的功能性基团,如—F,—SO3H和—C≡CH等,引入到PAEs分子链中使这类材料获得特殊的性能是高性能高分子材料研究领域的重要课题~([3~5]).以Teflon~和Nafion~为代表的含氟聚合物在不粘涂层、燃料电池用质子交换膜和高效气体分离~([6~8])