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相似文献
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1.
质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,具有隔绝阴阳极、提供质子传递通道和阻止燃料渗透的作用. 商业化应用的全氟磺酸PEM存在燃料渗透严重、高温条件下导电性差和成本高的问题,开发性能优良的聚合物PEM显得很有必要. 本文讨论了近年来聚合物PEM的研究进展,分别从聚合物的主链、支链和交联结构角度介绍了分子结构对薄膜相分离、质子导电性、稳定性和电池性能等性能的影响,并讨论了聚合物分子结构设计方面存在的问题,最后对燃料电池用聚合物PEM在未来的发展方向进行了展望.  相似文献   

2.
A novel sulfonated diamine, 4,4′‐bis(4‐amino‐3‐trifluoromethylphenoxy) biphenyl 3,3′‐disulfonic acid (F‐BAPBDS), was successfully synthesized by nucleophilic aromatic substitution of 4,4′‐dihydroxybiphenyl with 2‐chloro‐5‐nitrobenzotrifluoride, followed by reduction and sulfonation. A series of sulfonated polyimides of high molecular weight (SPI‐x, x represents the molar percentage of the sulfonated monomer) were prepared by copolymerization of 1,4,5,8‐naphathlenetetracarboxylic dianhydride (NTDA) with F‐BAPBDS and nonsulfonated diamine. Flexible and tough membranes of high mechanical strength were obtained by solution casting and the electrolyte properties of the polymers were intensively investigated. The copolymer membranes exhibited excellent oxidative stability due to the introducing of the CF3 groups. The SPI membranes displayed desirable proton conductivity (0.52×10−1–0.97×10−1 S·cm−1) and low methanol permeability (less than 2.8×10−7 cm2·s−1). The highest proton conductivity (1.89×10−1 S·cm−1) was obtained for the SPI‐90 membrane at 80°C, with an IEC of 2.12 mequiv/g. This value is higher than that of Nafion 117 (1.7×10−1 S·cm−1). Furthermore, the hydrolytic stability of the obtained SPIs is better than the BDSA and ODADS based SPIs due to the hydrophobic CF3 groups which protect the imide ring from being attacked by water molecules, in spite of its strong electron‐withdrawing behaviors.  相似文献   

3.
磷酸掺杂的聚苯并咪唑复合膜在高温质子交换膜燃料电池中的应用  相似文献   

4.
Summary: SPTES polymers have been successfully synthesized by direct polymerization using tetramethylene sulfone as the solvent. The chemical structures of the SPTES polymers are confirmed by FT‐IR and NMR spectroscopy. The thermal stability is characterized by TGA, and the results show that the sulfonated groups on the polymer backbone are stable up to 300 °C. The measured proton conductivity reaches values above 300 mS · cm−1 at 65 °C and 85% relative humidity. Tough, ductile, free‐standing membranes have been fabricated by solution casting from N,N‐dimethylacetamide, which indicates that the SPTES polymers have excellent membrane‐forming capability and mechanical property. The mono‐functional monomers are introduced into the polymerization to end‐cap the SPTES polymers. The end‐capping groups are effective in improving water resistance, oxidative stability, and retaining the proton conductivity.

Fully sulfonated polyarylenethioether sulfone.  相似文献   


5.
付凤艳  程敬泉 《应用化学》2020,37(4):405-415
保护环境,开发环保型能源,对人类和社会具有重要意义。 质子交换膜燃料电池由于具有燃料转化率较高和无污染的优点,备受关注。 静电纺丝纳米纤维具有比表面积大、高孔隙率和三维的相互连通的网状结构等特点,可以在燃料电池质子交换膜中得到广泛应用。 静电纺丝纳米纤维类复合质子交换膜具有较高的质子传导率,较低的燃料渗透率,较好的化学稳定性能、热稳定性能和机械性能。 本文首先介绍了质子交换膜燃料电池,然后从不同的离子型聚合物基质复合质子交换膜的类别出发,介绍了静电纺丝纳米纤维在Nafion、磺化聚酰亚胺(SPI)、聚苯并咪唑(PBI)、磺化聚醚醚酮(SPEEK)等不同种类的离子型聚合物质子交换膜中的研究现状及作用机理,同时对静电纺丝纳米纤维在质子交换膜的应用方面存在的问题及应用前景做了评论和展望。  相似文献   

6.
石墨纳米纤维用作质子交换膜燃料电池催化剂载体   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用质子交换膜燃料电池用过的废旧碳纸,采用球磨法制备了石墨纳米纤维(GNF,BET比表面积为229·3m2/g),并以GNF作为载体制备了Pt/GNF催化剂(电化学比表面积为98m2/g).与传统的以VulcanXC-72碳黑为载体的Pt/XC-72催化剂相比,其电化学比表面积及Pt粒径大小相近.采用恒电位氧化法考察了GNF,XC-72,Pt/GNF和Pt/XC-72的电化学稳定性.结果表明,在相同条件下,XC-72的峰电流增加了60%,而GNF增加了2%;Pt/XC-72的腐蚀电流比Pt/GNF的大40%;恒电位氧化60h后,Pt/XC-72约有84·7%的电化学比表面积损失,Pt/GNF仅损失37·2%.这表明GNF的抗腐蚀性优于XC-72,有希望成为质子交换膜燃料电池抗腐蚀的催化剂载体.  相似文献   

7.
Summary: Branched/crosslinked sulfonated polyimide membranes incorporating superior mechanical properties, high proton conductivity, and excellent fuel cell performance were successfully developed. The resulting polymer electrolytes displayed conductivity values of about 0.2 S · cm−1 at 120 °C and 100% relative humidity. In a single H2/O2 fuel cell system at 90 °C, they exhibited reasonably high fuel cell performances comparable to that of Nafion 112.

The structure of the branched/crosslinked sulfonated polyimide membranes studied here.  相似文献   


8.
本文采用N-甲基咪唑为原料通过溴盐的中间步骤合成了1-乙基-3甲基咪唑磷酸二氢盐([Emim]H2PO4)离子液体。首先利用元素分析和核磁共振确定了其组成,并测量了该离子液体的粘度和电导性能,然后使用多孔的聚偏氟乙烯作为支撑制备了离子液体电解质复合膜,120 ℃时通过交流阻抗测得其电导率为2.7×10-2 S·cm-1。最后将该复合膜组装在单电池中测试了不同温度下的性能,常压下120 ℃时可获得0.85 mW·cm-2的功率密度,结果表明该复合膜的质子传导可以完全不依赖水,从而能够实现高温操作。  相似文献   

9.
侯宏英 《物理化学学报》2015,30(8):1393-1407
最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFC)因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题. 作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的碱性电解质膜材料. 为此,大量研究被开展和报道. 本文综述了近三年内文献中关于燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展:包括各种各样的合成策略,构效关系,水管理以及非原位或原位稳定性测试等等. 尤其是一些新的金属离子基阴离子交换膜和冠醚基阴离子交换膜首次被提及和评论.此外,还进一步预测了将来的发展趋势.  相似文献   

10.
侯宏英 《物理化学学报》2001,30(8):1393-1407
最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFC)因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题. 作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的碱性电解质膜材料. 为此,大量研究被开展和报道. 本文综述了近三年内文献中关于燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展:包括各种各样的合成策略,构效关系,水管理以及非原位或原位稳定性测试等等. 尤其是一些新的金属离子基阴离子交换膜和冠醚基阴离子交换膜首次被提及和评论.此外,还进一步预测了将来的发展趋势.  相似文献   

11.
最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFC)因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题.作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的碱性电解质膜材料.为此,大量研究被开展和报道.本文综述了近三年内文献中关于燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展:包括各种各样的合成策略,构效关系,水管理以及非原位或原位稳定性测试等等.尤其是一些新的金属离子基阴离子交换膜和冠醚基阴离子交换膜首次被提及和评论.此外,还进一步预测了将来的发展趋势.  相似文献   

12.
合成了4,4’-二(间氨基苯氧基)联苯-3,3’-二磺酸(mBAPBDS)单体, 采用红外光谱和核磁共振等方法对其结构进行了表征. 使用mBAPBDS, 2-(对胺基苯基)苯并噁唑-5-胺(APBA)和1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NTDA)共聚合成了含有噁唑结构的新型磺化聚酰亚胺(NTDA-mBAPBDS/APBA), 通过控制磺化二胺与非磺化二胺的比例来控制磺化程度. NTDA-mBAPBDS/APBA共聚物表现出较好的溶解性、成膜性能和良好的热稳定性, 其磺酸基团分解温度高于300 ℃. 采用溶液浇铸法制备了磺化聚酰亚胺(SPIs)膜, 对膜的吸水率、溶胀度和质子电导率等性能进行了初步的研究. 结果表明, SPIs膜具有适当的吸水率和良好的尺寸稳定性, 其室温电导率在4.72×10-3和9.60×10-3 S/cm之间, 接近于相同条件下Nafion®117的电导率(9.80×10-3 S/cm).  相似文献   

13.
燃料电池用质子交换膜的研究进展   总被引:12,自引:0,他引:12  
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  相似文献   

14.
Abstract

Poly(vinyl alcohol) (PVA) is a biodegradable, water-soluble membrane that has low methanol permeation and reactive chemical functionalities. Modification of these features makes PVA an attractive proton exchange membrane (PEM) alternative to NafionTM. However, the pristine PVA membrane is a poorer proton conductor than the NafionTM membrane due to the absence of negatively charged ions. Hence, modification of PVA matrixes whilst complying with the requirements of projected applications has been examined extensively. Generally, three modification methods of PVA membranes have been highlighted in previous reports, and these are (1) grafting copolymerization, (2) physical and chemical crosslinking, and (3) blending of polymers. The use of each modification method in different applications is reviewed in this study. Although the three modification methods can improve PVA membranes, the mixed method of modification provides another attractive approach. This review covers recent studies on PVA-based PEM in different fuel cell applications, including (1) proton-exchange membrane fuel cells and (2) direct-methanol fuel cells. The challenges involved in the use of PVA-based PEM are also presented, and several approaches are proposed for further study.  相似文献   

15.
燃料电池聚合物电解质膜   总被引:1,自引:0,他引:1  
张宏伟  周震涛 《化学进展》2008,20(4):602-619
本文简要介绍了聚电解质膜燃料电池的定义、分类、工作原理及其特点,综述了国内外在燃料电池聚电解质领域的最新成果。对质子传导率与甲醇渗透系数的关系进行了初步探讨,详细评述了近年来AAPEM和ACPEM这两类聚电解质膜的研究进展,并对今后的研究趋势作了展望。  相似文献   

16.
张燕梅  方军  严格  庄永泽 《电化学》2011,17(1):73-79
以甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和甲基丙烯酸三氟乙酯为单体,经过自由基聚合反应、成膜和碱化3个步骤制备氢氧型的DMAEMA/TFMA聚合物阴离子交换膜,系统表征该聚合物膜的结构和性能.结果表明:室温下其电导率可达10-2 S.cm-1;该膜的甲醇渗透系数低于10-7 cm2.s-1;以该膜组装的单电池在室温下的最大功率密度为43.2 mW/cm2,在燃料电池中有良好的应用前景.  相似文献   

17.
本文对现有质子交换膜燃料电池以及电池组模型进行比较分析,认为数学模型的建立,可以增加对燃料电池及电池组内部的传递现象和反应机理的认识,同时可以预测电池以及电池组的性能,并且对优化电池结构参数具有指导意义.模型分析包括了现阶段质子交换膜燃料电池单电池模型和电池组模型的基本类别,它们是单电池CFD数值模拟模型、单电池以及电池组性能模拟模型、燃料电池组气体分配模型、系统模型和非稳态模型.比较了几种模型的建模方式及不同模型的应用范围和各自的优缺点.  相似文献   

18.
非氟质子传导聚合物膜的制备与性能   总被引:7,自引:0,他引:7  
综述了燃料电池非氟聚合物质子传导膜的研究进展,主要包括聚苯并咪唑、聚芳醚酮、聚酰亚胺、聚喹啉和聚砜体系的制备、性能及在燃料电池中的应用,并预测了今后研究的发展方向。  相似文献   

19.
质子交换膜燃料电池的研究进展   总被引:3,自引:0,他引:3  
李战国  朱红 《化学研究》2003,14(1):69-73
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   

20.
直接甲醇燃料电池的研究进展   总被引:3,自引:0,他引:3  
电催化剂;质子交换膜;膜电极集合体;电池性能;综述;直接甲醇燃料电池的研究进展  相似文献   

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