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相似文献
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1.
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   总被引:1,自引:0,他引:1  
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.  相似文献   

2.
汪嘉澍  潘国顺  郭丹 《化学进展》2012,(10):1906-1914
膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心元件,而催化层是MEA的核心部分。催化层既是电化学反应的场所,同时也为质子、电子、反应气体和水提供运输通道,其结构对PEMFC的成本及性能有很大的影响。本文综述了近年来国内外催化层结构方面的研究进展,介绍了催化层中聚合物电解质(Nafion)含量、溶剂的性质和其他添加剂对MEA结构和性能的影响,MEA热压参数的研究进展以及目前常见的催化层涂布方法。  相似文献   

3.
为实现质子交换膜燃料电池的高性能(高功率密度或大电流密度)、低成本(低铂载量)、长寿命发电,人们尝试在燃料电池的核心部件膜电极结构中引入梯度化设计的概念。梯度化膜电极包括膜电极中各组件的梯度化:气体扩散层的PTFE含量与孔隙率的梯度化,催化层的催化剂与Nafion用量的梯度化以及微孔层的疏水性与孔隙率的梯度化。梯度化膜电极中催化剂分布、孔隙率分布、亲/疏水性分布合理,具有良好的三相反应界面以及质子、电子、反应气体、水等多相物质高效传输通道,从而能满足在低铂载量、低加湿以及高电流密度条件下高性能稳定工作。本文整理了近几年来有关燃料电池梯度化膜电极研究的相关文献,梳理了梯度化膜电极研究发展脉络,归纳总结了各种梯度化膜电极的制备方法、性能以及构效关系,并展望了梯度化膜电极下一步研究方向,对高性能、低成本、长寿命的燃料电池开发具有指导意义。  相似文献   

4.
崔智  王超  沈水云  蒋峰景  章俊良 《电化学》2015,21(3):273-278
氢氧燃料电池的性能与质子交换膜的性能密切相关. 在燃料电池运行过程中,反应生成的水和加湿气体所含水的扩散渗透与膜内质子拖拽共同作用实现膜中水的平衡,影响膜的欧姆电阻,进而影响电池性能. 本文通过掺杂Pt/C对质子膜进行改性,并测试了改性膜的交流阻抗、吸水特性等物理性质和单电池性能及高频阻抗,说明由膜中的Pt/C催化剂原位催化渗透到膜中的氢气和氧气反应生成水,改善了电池低湿度运行时膜的含水率,从而降低膜电阻,提升电池性能.  相似文献   

5.
制备了壳聚糖(CS)─羧甲基纤维素(CMC)共混物膜(I-2),对其成膜反应、溶胀度、交联度及拉伸强度进行了研究,结果表明,壳聚糖与羧甲基纤维素共混物在成膜的同时还发生交联反应;当CS/CMC=1时,交联度最大,此时共混物膜不溶于稀醋酸水溶液。首次将此共混物膜用于乙醇/水混合液的分离,该膜具有优良的醇水分离性能,当CS/CMC=1时,渗透通量和分离因子皆达到最大值[J=0.9kg/(m2·h),a=800,90wt%乙醇,45℃],且该膜的分离因子基本上不随温度变化,醇水透过I-2膜的表现活化能△E为32.6kJ/mol.对CS/CMC2+2+2+2+次序递增,分离因子变化次序则刚好相反。  相似文献   

6.
在α-氧化铝载体上,采用原位合成法,在尿素/氯化胆碱低共熔溶剂中合成了ZIF-8膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对合成的ZIF-8膜进行了表征。考察了反应溶液浓度、降温速率对ZIF-8膜合成的影响。通过优化合成条件合成了表面平整致密,厚度为8 μm的ZIF-8膜。采用Wicke-Kallenbach技术对优化条件下合成的ZIF-8膜进行了单组分气体渗透和双组分混合气体分离性能表征。在室温(293 K)下,ZIF-8膜对H2/CO2、H2/O2、H2/N2、H2/CH4双组分气体的分离系数分别为7.4、5.2、9.1、13.8,均大于相应的努森扩散分离系数,说明合成的ZIF-8膜具有分子筛分性能。  相似文献   

7.
纤维素/壳聚糖共混透明膜的制备及阻隔抗菌性能研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用壳聚糖溶液包覆法制备了具有高气体阻隔性及抗菌性的透明纤维素膜,其扫描电镜照片证明壳聚糖厚度在1.31 ~4.07 μm之间.通过红外光谱、紫外光谱、热重分析仪、电子万能试验机和接触角测试仪对纤维素/壳聚糖共混膜的结构和性能进行了详细研究,结果表明由于壳聚糖和纤维素之间具有一定的氢键相互作用,使得纤维素/壳聚糖共混膜较好地保持了纯纤维素膜的机械强度,其拉伸强度都大于110 MPa.此外,壳聚糖的包覆对纤维素膜的透明性没有影响,它在600 ~ 800 nm处的透光率仍维持在80%左右,并且提高了纤维素膜的疏水性,其水接触角从纤维素膜的70°提高到了100°.利用气体渗透仪进一步研究了纤维素/壳聚糖共混膜的氧气阻隔性,结果表明该膜具有很好的氧气阻隔性,其氧气渗透系数甚至低于市场上理想的氧气阻隔材料乙烯-乙烯醇共聚物(EVA).金黄色葡萄球菌抗菌测试表明,通过壳聚糖包覆法改性纤维素能够明显提高纤维素膜的抗菌性.  相似文献   

8.
对用磺化聚苯乙烯 (PSSA)膜组装的质子交换膜燃料电池 (PEMFC)进行寿命实验 ,通过高效液相色谱分析 PSSA膜电池寿命实验期间阴极和阳极侧的排水量 ,能谱分析电池寿命实验前后 PSSA膜断面 S元素含量的分布 ,红外光谱分析 PSSA膜结构的变化 ,根据分析结果推断出 PSSA膜的降解机理 .O2 在阴极还原时产生 H2 O2 中间产物 ,H2 O2 又与电池中微量的金属离子反应产生 HO· 和 HO2 · 等氧化性自由基 ,这些自由基进攻 PSSA膜 α碳上的叔氢而导致膜降解 .膜降解主要发生在电池阴极侧 ,降解过程中苯环和磺酸根同时从 PSSA膜上脱离 .根据 PSSA膜的降解机理设计了 PSSA-Nafion复合膜作为 PEMFC电解质 ,2 5μm厚的 Nafion1 0 1膜位于电池阴极侧 ,该复合膜组装的 PEMFC稳定操作 80 0 h以上电池性能未见明显下降  相似文献   

9.
采用高温“一步法”缩聚合成了一系列含叔丁基的可溶性芳香聚酰亚胺树脂, 然后通过溶液浇注法制得相应均质薄膜, 并对其气体分离性能进行了测试, 同时研究了二酐结构和温度对聚酰亚胺均质膜气体分离性能的影响. 结果表明, 对于H2, N2, O2, CO2和CH4 等5种气体, 含叔丁基聚酰亚胺均质膜不仅表现出良好的透气性, 而且具有较高的气体透过选择性, 4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和均苯四甲酸二酐(PMDA)两类聚酰亚胺均质膜的气体分离性能最佳. 除CO2外, 这两类聚酰亚胺均质膜的气体渗透系数随温度升高而升高, 而所有测试气体在这两种均质膜中的扩散系数和溶解度系数均随温度升高而增大.  相似文献   

10.
 采用中频交流磁控溅射法,以O2/N2混和气为反应气体,在铝片上沉积了氮掺杂TiO2膜. 利用原子力显微镜、紫外-可见光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段研究了掺杂膜的表面形貌、光吸收性能、物相组成以及膜样品中氮的化学态,并通过苯甲酰胺的光催化降解实验对光催化剂活性进行了评价. 结果表明,所得掺杂膜仅能够被紫外光所激发,反应气的配比对膜的形貌和TiO2的锐钛矿/金红石相比率均有影响,而氮在膜中以掺杂N3-、表面吸附N2和固溶N2的形式存在. 随着N3-掺入量的增加,掺杂膜的光催化活性显著提高,在反应气体组成为N2/(O2+N2)=80%(体积分数)时,掺杂N3-量为0.594%,苯甲酰胺光催化降解效果最好,其活性约为纯TiO2膜的1.5倍.  相似文献   

11.
利用新型溶解工艺,在不同的凝固浴温度(0~60℃)下制备了纤维素中空纤维膜,考察了凝固浴温度对纤维素中空纤维膜结晶结构、机械性能和气体渗透分离性能的影响.扫描电镜表征表明凝固浴温度的升高使得纤维素中空纤维膜更加疏松,并且内侧的指状孔变大变多;膜的机械性能随凝固浴温度的升高而变差;XRD谱图显示凝固浴温度对纤维素中空纤维...  相似文献   

12.
Using a dry/wet spinning process, asymmetric cellulose hollow fiber membranes (CHFM) were prepared from a dope composed of cellulose/N-methylmorpholine-N-oxide/water. The formation mechanism for the finger-like macrovoids at the inner portion of as-spun fibers was explained. Naturally drying and three solvent exchange drying methods were tried to investigate their influence on morphology and properties of CHFM. It was found that the ethanol–hexane exchange drying was an appropriate method to minimize morphology change of the as-spun CHFM, whereas the naturally drying caused the greatest shrinkage of the fibers that made the porous membrane become dense. As a result, CHFM from ethanol–hexane exchange drying performed the highest gas permeation rate but gas permeation of the naturally dried membrane could not be detectable. The resultant CHFM from the ethanol–hexane exchange drying also showed acceptable mechanical properties, thus it was proposed to be an appropriate method for gas separation purpose. The experimental results supported the proposed drying mechanism of CHFM. The free water would evaporate or be replaced by a solvent that subsequently would evaporate but the bonded water would remain in the membrane. What dominated the changes of membrane morphology during drying should be the molecular affinities of cellulose–water, water–solvent and solvent–solvent.  相似文献   

13.
制备了金属陶瓷双柏Ni-BaCe0.6Zr0.2Nd0.2O3-δ膜,并将其用丁从含氢混合气巾分离氧气,研究了该膜在不同条件下的透氢性能以及膜片在CO2与H2O存在条什卜的透氢稳定性.结果表明,膜片的透氧最随着温度的升高而提高.当使用含3%H2O的原料气时,膜片透氢量是其在干燥气氛时的2~5倍;在900℃,原料气为潮湿80%H2/He的条件卜,膜片的透氢量达到0.073cm3/(min cm2).膜片在含有30%CO2的混合气巾,经100 h寿命实验后,仍然保持较高的渗透稳定性.这些结果表明该双相膜在分离CO2和H2混合气中具有很好的应用前景.  相似文献   

14.
This work deals with water-swollen hydrogel membranes for potential CO2 separation applications, with an emphasis on elucidating the role of water in the membrane for gas permeation. A series of hydrogel membranes with a wide range of water contents (0.9–10 g water/g polymer) were prepared from poly(vinyl alcohol), chitosan, carboxyl methyl cellulose, alginic acid and poly(vinylamine), and the permeation of CO2, H2, He and N2 through the membranes at different pressures (200–800 kPa) was studied. The gas permeabilities through the dry dense membranes were measured as well to evaluate the resistance of the polymer matrix in the hydrogel membranes. It was shown that the gas permeability in water-swollen membrane is lower than the gas permeability in water, and the selectivity of the water-swollen membranes to a pair of gases is close to the ratios of their permeabilities in water. The permeability of the water-swollen membranes increases with an increase in the swelling degree of the membrane, and the membrane permeability tends to level off when the water content is sufficiently high. A resistance model was proposed to describe gas permeation through the hydrogel membranes, where the immobilized water retained in the polymer matrix was considered to form transport passageways for gas permeation through the membrane. It was shown that the permeability of hydrogel membranes was primarily determined by the water content in the membrane. The model predictions were consistent with the experimental data for various hydrogel membranes with a wide range of water contents (0.4–10 g water/g polymer).  相似文献   

15.
质子交换膜燃料电池的研究   总被引:9,自引:0,他引:9  
葛善海  衣宝廉 《电化学》1998,4(3):299-306
通过测定电压-电流密度曲线等方法研究质子交换膜燃料电池的电极参数。构造了Ecell=0.7V,I=0.55A/cm^2并能够稳定运行的燃料电池。改进电池的电极结构,研究了各种操作条件如温度,压力,增湿情况,尾气流量等对电池性能的影响。  相似文献   

16.
CO2/CH4分离膜及沸石填料影响渗透过程的研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
报导了甲基硅橡胶和纤维素(CA、CTA、EC)膜对CO2、CH4的选择透气性能,并讨论了沸石作为填料所引起的分子筛作用的气体渗透过程。甲基硅橡胶的气体渗透系数最高,而选择性最低,且不受填料沸石的影响。纤维素膜的气体选择性较大,渗透系数可以通过沸石的加人而明显增加。特别是沸石13X.沸石3A、4A、5A在EC膜中对气体分子筛作用,改变了气体原有的渗透过程,提高了选择性。使用Arrhenius公式计算出EC-沸石3A膜的气体渗透活化能。  相似文献   

17.
The permeability of copoly (1-trimethylsilyl-1-propyne-pentamethyldisilyl-1-propyne) membrane for twelve gases (0_2, N_2, CO_2, H_2, D_2, He, At, CH_4, C_2H_4, C_2H_6, C_3H_6 and C_3H_8) was examined. The basic laws of solution and diffusion of the gases in the membrane were expounded preliminarily. It was found that a linear relationship between logarithm of diffusion coefficient (D) and critical molar volume (V_c) of the gases. The permeation characteristics of the gases in the copoly (1-trimethylsilyl-1-propyne-pentamethyldisilyl-1-propyne) membrane was also discussed.  相似文献   

18.
Regenerated cellulose membranes have been traditionally manufactured using the viscose or the copper‐ammonia process. Today, membranes made by this process are still used in many fields such as dialysis. However, there are some serious environmental problems inherent in the existing processing routes. The new N‐methylmorpholine‐N‐oxide (NMMO) process can overcome these disadvantages and provides membranes with improved mechanical properties. In the present work, cellulose membranes were successfully prepared from NMMO solution under various conditions. It was found that the cellulose concentration is a decisive factor in controlling the membrane permeation properties. For a given coagulation system, higher cellulose concentration leads to membranes with greater rejection of bovine serum albumin (BSA) and lower pure water flux. It was also found that both the degree of polymerization (DP) and the type of cellulose pulp have great effect on the morphology and permeation properties of the membrane support layer. With increasing NMMO concentration and temperature of the coagulation bath, the pure water flux increases while the rejection of BSA decreases; a result of the larger mean pore size formed during coagulation.  相似文献   

19.
W/O/W乳液的渗透溶胀与夹带溶胀   总被引:6,自引:0,他引:6  
研究了W/O/W乳液的溶胀,实验结果表明,渗透溶胀随内外相溶液间的渗透压差、表面活性剂及载体浓度的增大而增加,但随膜粘度的增加而降低,渗透压差较高时,水渗透的影响大于夹带的影响;膜相中含氧化合物对溶胀的影响大于含氮化合物,采用Span 80作乳化剂时,比采用E 644渗透溶胀约高6倍,夹带溶胀也较高;重复聚结再分散使夹带溶胀急剧增加,因而多级混合澄清槽对液膜操作似不适用。  相似文献   

20.
通过对PEMFC运行于不同状态下的交流阻抗分析,提出其等效电路可用LR1[QR2]表示.对各参数模拟表明,随放电电位升高感抗L下降,而系统电阻R1和电荷转移阻抗R2均呈上升趋势,改进催化层结构设计及在大电流运行时加大排水量有利于减小电池内部感抗;加湿温度上升有利于降低R1和R2,但低放电电位下R2的偏离程度较大,电池内阻是LR1[QR2]的综合结果,在高放电电位时,随加湿温度上升内阻下降,低放电电位时内阻上升的原因在于水抑制了反应气体到达催化剂表面及电荷内部转移的过程,使电池内部趋向于电容状态.LR1[QR2]微观分析和宏观现象得到较好的统一,高放电电位时表现尤为明显.  相似文献   

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