质子交换膜燃料电池Nafion／PTFE复合膜的研究

在聚四氯乙烯（PTFE）多孔膜内浸入Nasfion树脂，制成Nasfion／PTFE复合膜用于质子交换膜燃料电池（PEMFC），该复合膜的Nasfion含量在50％左右，在干态和湿态时的拉伸强度及水化／脱水过程中，其尺寸稳定性比Nasfion均有所提高，在80℃，H2／O2压力为0．2／0．2MPa条件下，用25μm厚复合膜组装的电池性能优于Nasfion117膜组装电池的性能，测量了复合膜的O2渗透率和含水量并与Nasfion膜的性能作了比较。     

基于膦酸基的高温质子交换膜的研究进展

提高质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的工作温度,不但可以提高电催化剂的活性以及电催化剂对原料气中CO等杂质气体的耐受能力,少用甚至不用Pt等贵金属作电催化剂,还可以简化PEMFCs的水热管理系统,提高PEMFCs的综合能量转化效率.实现高温PEMFCs的核心是开发能够适用于高温PEMFCs的高温质子交换膜(HT-PEM),是PEMFCs的研究热点.在众多HT-PEM候选材料中,基于膦酸基的质子交换膜材料是最具前途的候选材料之一,是制备HT-PEM的主要研究方向.本文综述了基于膦酸基的HT-PEM的研究进展,讨论了膦酸基参与的质子传导机理,比较了纯聚合物膦酸膜、膦酸基接枝改性膜、酸-碱两性膜、掺杂型复合膜的电导率、物理化学稳定性、机械性能等.最后,展望了基于膦酸基的HT-PEM的发展趋势.     

基于膦酸基的高温质子交换膜的研究进展

提高质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的工作温度,不但可以提高电催化剂的活性以及电催化剂对原料气中CO等杂质气体的耐受能力,少用甚至不用Pt 等贵金属作电催化剂,还可以简化PEMFCs的水热管理系统,提高PEMFCs的综合能量转化效率. 实现高温PEMFCs的核心是开发能够适用于高温PEMFCs的高温质子交换膜(HT-PEM),是PEMFCs的研究热点. 在众多HT-PEM候选材料中,基于膦酸基的质子交换膜材料是最具前途的候选材料之一,是制备HT-PEM的主要研究方向. 本文综述了基于膦酸基的HT-PEM的研究进展,讨论了膦酸基参与的质子传导机理,比较了纯聚合物膦酸膜、膦酸基接枝改性膜、酸-碱两性膜、掺杂型复合膜的电导率、物理化学稳定性、机械性能等. 最后,展望了基于膦酸基的HT-PEM的发展趋势.     

聚全氟乙丙膜电子束引发预辐射接枝AA和SSS制备阳离子交换膜的研究

利用电子束引发预辐射接枝技术,在聚全氟乙丙烯(FEP)薄膜上接枝丙烯酸(AA)和对苯乙烯磺酸钠(SSS),制备一种含羧酸基团和磺酸基团的阳离子交换膜,详细研究了反应温度、单体总浓度、pH值变化、辐照气氛及添加剂对接枝率的影响规律,明确了实验条件与接枝率的对应关系。FTIR测试证明了接枝产物是全氟乙丙烯和丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠的接枝共聚物。     

质子交换膜燃料电池材料

质子交换膜燃料电池是最接近商业化的一种燃料电池,最有希望作为未来电动汽车的发动机,近二十年取得了长足的发展.目前限制质子交换膜燃料电池进入商业化的最主要原因是成本和寿命两大问题,寻找和开发新型材料成为解决这两大问题、推进商业化进程的必然选择,也是质子交换膜燃料电池近些年来的研究重点和热点.本文对构成质子交换膜燃料电池的...     

聚偏氟乙烯溶液法接枝苯乙烯磺酸膜的结构与形貌研究

以过氧化苯甲酰(BPO)作引发剂，通过溶液接枝聚合法把苯乙烯接枝到碱处理过的聚偏氟乙烯(PVDF)膜上，磺化后得到聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺酸(PVDF-g-PSSA)电解质膜。研究发现碱处理过的PVDF膜更容易与苯乙烯发生接枝聚合反应，且接枝率与碱处理时间呈线性变化关系。用红外光谱、差示扫描量热法检测PVDF膜经过接枝以及随后的磺化所发生的膜结构变化，并用SEM观察PVDF膜接枝前后以及接枝磺化后产物PVDF-g-PSSA膜的形貌及硫分布。研究表明，用KOH碱处理过的PVDF膜与苯乙烯进行接枝共聚反应时，PVDF膜结构在接枝前后和磺化前后发生变化，说明苯乙烯确实接枝到PVDF膜上。     

质子交换膜燃料电池Nafion/PTFE复合膜的研究

在聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜内浸入Nafion树脂,制成Nafion/PTFE复合膜用于质子交换膜燃料电池(PEMFC).该复合膜的Nafion含量在50%左右,在干态和湿态时的拉伸强度及水化/脱水过程中,其尺寸稳定性比Nafion均有所提高.在80 ℃,H2/O2压力为0.2/0.2 MPa条件下,用25 μm厚复合膜组装的电池性能优于Nafion117膜组装电池的性能.测量了复合膜的O2渗透率和含水量并与Nafion膜的性能作了比较.     

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     

TMAH改性PVDF一步接枝PSBMA质子交换膜的制备与性能

使用四甲基氢氧化铵(TMAH)液相改性聚偏氟乙烯(PVDF),以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,一步将磺酸基甲基丙烯酸甲酯(SBMA)接枝到改性的PVDF上,制备了聚偏氟乙烯接枝聚磺酸基甲基丙烯酸甲酯(PVDFg-PSBMA)质子交换膜.利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱和扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDX)分析了膜的结构、形貌及硫元素分布情况.同时研究了不同质量分数的TMAH甲醇溶液对PVDF-g-PSBMA膜电导率和甲醇渗透率的影响.结果表明, TMAH使PVDF脱去HF产生碳碳双键且SBMA成功接枝到改性的PVDF骨架上,硫元素在膜内外分布均匀; PVDF-g-PSBMA膜的电导率和甲醇渗透率随TMAH在甲醇中质量分数的增多而增大, TMAH质量分数为20%的膜的质子电导率在20 ℃下达到0.0892 S·cm^-1,常温下的甲醇渗透率为4.04 × 10^-7cm²·s^-1;热重分析(TGA)表明,膜的热稳定性良好,耐热温度高达270 ℃.该膜作为电解质材料的直接甲醇燃料电池(DMFC)的最大功率密度达到17.06 mW·cm^-2.     

含羧基交联型质子交换膜的制备及其性能

合成了一种含酯基的磺化聚合物,利用后水解的方法得到了含有羧基侧基的聚合物;将磺化聚合物与聚乙烯醇通过溶液共混,热处理后得到交联型的共混膜材料。 研究结果表明,膜材料的玻璃化转变温度(Tg)有明显的上升,证明了交联反应的发生;同时,膜的吸水率和溶胀率有一定的下降,力学性能和热稳定性也有一定的提升。 通过共价交联的方法,制备了综合性能优异的磺化聚芳醚质子交换膜材料。 在100 ℃,交联膜的质子传导率为0.072~0.065 S/cm,吸水率为51%~89%,溶胀率为19%~30%。     

PVDF基两性离子交换树脂的辐射合成及性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)树脂为基材,采用共辐射接枝方法,在PVDF树脂上接枝苯乙烯(St)/甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)二元单体,随后对接枝产物进行磺化和质子化反应引入磺酸基和叔氨基正离子得到了一种新型的PVDF基两性离子交换树脂.红外光谱、X射线光电子能谱(XPS)、热重和扫描电镜(SEM)分析证明了辐射引发接枝共聚及功能化反应的成功进行.接枝反应条件如溶剂、剂量和二元单体浓度对接枝率(GY)有明显的影响.随着接枝率的增加,功能树脂的离子交换容量随之增大,但接枝链St与DMAEMA的摩尔比不变,其阳离子及阴离子交换容量最大分别可达2.16 mmol/g,1.06 mmol/g.     

A NOVEL KIND OF PROTON EXCHANGE MEMBRANE: CHARACTERS AND PROTON TRANSPORT MECHANISM

A novel proton exchange membrane(PEM) was designed and prepared from a polymer containing calix[4]arene as the functional unit to transport proton.The proton-conductivity of this membrane is about the same order of magnitude as that of Nation~(?) 112 membrane.It is of interest to note that very different from most of the currently known PEMs,this membrane can transport proton without the help of water or other solvents.It is deduced that the protons are transported via an ion tunneling model.This opens u...     

聚四氟乙烯微粉辐照接枝苯乙烯的XPS研究

聚四氟乙烯微粉辐照接枝苯乙烯的ＸＰＳ研究许观藩，罗云霞，杨弘（中国科学院长春应用化学研究所，长春，１３００２２）关键词聚四氟乙烯，苯乙烯，表面接枝，ＸＰＳ用辐照方法在疏水性高聚物材料表面接枝聚合亲水性单体，可以达到改性的目的．文献中所用的高聚物材料包...     

聚丙烯膜表面光接枝聚合

对聚合物表面进行接枝聚合是一种有效的材料改性方法。近年来,S.Tazuke,Y.Ogiwara,高志民等人做了一些用紫外光引发接枝方面的工作,获得了较满意的结果。为提高聚丙烯(简称为PP)膜的光稳定性,我们研究了将一种受阻胺类光稳定剂,甲基丙烯酸2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯(简称为MTMP)光接枝到PP膜表面的聚合过程。     

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF SOLUBLE SULFONATED POLYBENZIMIDAZOLE FOR PROTON EXCHANGE MEMBRANE MATERIALS

A series of sulfonated polybenzimidazoles(sPBI-SF)were prepared from 2,2-bis(4-carboxyphenyl)hexafluoro- propane(BIS-B-AF),3,3′-disulfonyl-4,4′-dicarboxyldiphenylsulfone(DSDCDPS)and 3,3′-diaminobenzidine(DAB)at various stoichiometric ratio by solution copolycondensation in poly(phosphoric acid).The chemical structure of the resulting sPBI-SF was confirmed by FTIR and ~1H-NMR.The sPBI-SFs with high molecular-weights(M_n=39400-65500)were soluble in DMF,DMSO or DMAc.Therefore,they could form some transparen...     

CHARACTERIZATION OF RADIATION GRAFTING DEGREE OF POLYSTYRENEg-ACRYLIC ACID BY XPS

In this work, characterization of radiation grafting degree of polystyrene-g-acrylic acid by XPS was studied. It is found that along with the main peak C_(1s) there is a photoelectron peak at 289.0 eV that appears to be C_(1s) of-(?)-OH group and shows the presence ofpolyacrylic acid grafted on the polystyrene The grafting degree obtained by XPS is in agreement with that from the gravimetric method.     

甲醇自热重整制氢反应分析

甲醇自热重整制氢反应是车载燃烧电池氢源的理想方式,本文应用ZnO/Cr2O3催化剂MOR－67上的宏观动力学,模拟分析了甲醇自热重整制反应器,合适的反应器为绝热径向反应器,对于本反应器一维拟均相模拟结构表明;适宜的水／醇比为2（常压）或3（低压）;压力0．2MPa-0.3MPa。     

高分子膜湿度传感器的制备

近年来对高分子电解质湿敏材料的研制十分活跃,本文报道以聚γ-氨丙基三乙氧基硅烷季铵化合物的湿敏材料及其元件性能。 试剂 γ-氨丙基三乙氧基硅烷(盖县化工厂),使用前蒸馏,折光指数n_D~(20)为1.4190;碘甲烷、十六烷基三甲基溴化铵、甲苯、无水乙醇皆为分析纯。     

辐射交联制备改性CMC水凝胶的溶胀行为研究

利用丙烯酰胺 (AAm)接枝改性纤维素 ,然后进行羧甲基化反应得到高取代度的丙烯酰胺 羧甲基纤维素钠 (AAm CMC Na) .对该材料进行γ射线辐照制备出新型改性CMC水凝胶 .研究了这种水凝胶的溶胀动力学、交联动力学以及温度、pH值和无机盐浓度对水凝胶溶胀行为的影响 ,并与CMC Na水凝胶进行了比较 .结果表明 ,该水凝胶和CMC Na水凝胶相比 ,优点在于辐照交联所用的剂量下降 ,而且所需的CMC浓度减少 .AAm CMC Na水凝胶的溶胀度随温度升高而增大 ,在pH为 6～ 8范围内达到最大值 ,并随无机盐浓度与吸收剂量增加而下降 ,表现出较好的温度敏感性和pH敏感性 ,可望作为吸水材料和水保持剂     

BLEND MEMBRANES FOR DIRECT METHANOL AND PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELLS

Sulphonated polystyrene ethylene butylene polystyrene(SPSEBS)prepared with 35%sulphonation was found to be highly elastic and enlarged up to 300%-400%of its initial length.It absorbed over 110%of water by weight.A major drawback of this membrane is its poor mechanical properties which are not adequate for use as polymer electrolytes in fuel cells.To overcome this,SPSEBS was blended with poly(vinylidene fluoride)(PVDF),a hydrophobic polymer.The blend membranes showed better mechanical properties than the base polymer.The effect of PVDF content on water uptake,ion exchange capacity and proton conductivity of the blend membranes was investigated.This paper presents the results of recent studies applied to develop an optimized in-house membrane electrode assembly(MEA)preparation technique combining catalyst ink spraying and assembly hot pressing.Easy steps were chosen in this preparation technique in order to simplify the method,aiming at cost reduction.The open circuit voltage for the cell with SPSEBS is 0.980 V which is higher compared to that of the cell with Nafion 117(0.790 V).From this study,it is concluded that a polymer electrolyte membrane suitable for proton exchange membrane fuel cell(PEMFC)and direct methanol fuel cell(DMFC)application can be obtained by blending SPSEBS and PVDF in appropriate proportions.The methanol permeability and selectivity showed a strong influence on DMFC performance.