聚合物改性Nafion膜的研究进展

商业化直接甲醇燃料电池用质子交换膜应达到的要求有:高于0.08 S/cm的质子电导率、25℃时的甲醇扩散系数低于5.6×10-6 cm2/s及良好的稳定性.综述了用聚合物涂覆、复合、共混及交联等改性Nafion膜的方法.     

流延法制备的SPEEK/SiO2/SiWA复合膜

用流延法制备了磺化聚醚醚酮(SPEEK)/二氧化硅(Si O2)/硅钨酸(Si WA)复合膜,并分析了复合膜的形貌、质子传导性能、阻醇性能及溶胀性能。m(SPEEK)∶m(Si O2)∶m(Si WA)=70∶10∶20的复合膜性能良好:在90℃时的质子传导率为0.018 S/cm;在30℃和90℃时的甲醇渗透率分别为3.4×10-8cm2/s和5×10-7cm2/s;温度从30℃升高到80℃,吸水率仅增加了17.9%,溶胀率仅增加了0.9%;Si O2和Si WA在复合膜中分散均匀,颗粒细小,没有团聚。     

DMFC用阻醇质子交换膜的研究进展

介绍了甲醇分子的渗透机理及直接甲醇燃料电池(DMFC)对质子交换膜(PEM)的基本要求,如低的甲醇渗透率和高的质子电导率.介绍了针对提高Nafion膜阻醇性能进行的各种改性研究,如膜的表面物理改性、掺杂阻醇纳米材料的改性等.评述了其他PEM,如以聚苯并咪唑(PBI)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚砜(PSU)等基膜材料为代表的聚芳环系列PEM.     

改性全氟磺酸阻醇膜研究进展

全氟磺酸质子交换膜以其优良的化学稳定性、热稳定性和电导率而广泛应用于直接甲醇燃料电池。然而全氟磺酸质子交换膜存在严重的甲醇渗透问题,致使其在直接甲醇燃料电池中的应用受到了限制。讨论了甲醇在Nation膜中的渗透机理,综述了降低甲醇渗透率的方法,并从电导率和甲醇渗透率的角度对这些方法作出了评论。     

磺化聚醚醚酮/聚偏氟乙烯共混膜的研究

为有效抑制磺化聚醚醚酮(SPEEK)的溶胀,制备了聚偏氟乙烯与较高磺酸化程度的聚醚醚酮共混膜。该类质子交换膜水热稳定性较高,质子电导率是Nafion!115膜传导率的9%,电化学方法表明共混膜具有较好的阻醇性能,相同测试条件下,甲醇渗透量仅是Nafion!115膜的渗透量的1/20。综合各项性能,认为聚醚醚酮-聚偏氟乙烯共混膜有希望成为一种新型的直接甲醇燃料电池用质子交换膜。     

SPEEK膜与Nafion膜在钒液流电池中的应用研究

研究了Nafion膜与SPEEK膜两种质子交换膜的含水率、膨胀率、阻钒性能以及在钒液流电池样机中的充放电性能,并结合两种隔膜的基本化学结构对产生这些差异的原因进行了分析.静态测试结果表明.SPEEK膜的含水率、膨胀率大于Nafion膜,其阻钒性能也比Nafion膜好.在钒液流电池样机中的充放电测试结果表明,Nafion膜的质子交换能力优于SPEEK膜.SPEEK膜与Nafion膜性能的差异可能与两者化学骨架结构以及磺化基团差异有关.     

磺化聚醚醚酮膜的制备及性能

采用浓硫酸(95%～98%)作为磺化剂,制备了具有不同磺化度(DS)的磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜,用FT-IR和1H NMR对SPEEK的结构进行了表征,用1H NMR法对磺化度进行了测定,并对SPEEK膜的质子导电性能进行了研究.磺化度为0.78时,SPEEK膜的质子传导率在115℃时达到了5.8×10-2S/cm.温度对SPEEK膜的质子传导性能有着显著的影响,在25℃下,SPEEK膜的质子传导活化能都超过了25kJ/mol.     

直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮基复合膜

磺化聚醚醚酮(SPEEK)用N,N'-羰基二咪唑和氨基丙基三乙氧基硅烷进行预处理后,与原硅酸四乙酯和经三乙醇胺溶液处理过的α-磷酸氢锆由sol-gel法制得有机/无机复合膜,并对其进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)、表面形貌、甲醇透过性和DMFC极化曲线的研究.复合膜有比SPEEK膜低的甲醇渗透系数和溶胀,由复合膜组装的直接甲醇燃料电池有比Nafion117膜高的开路电压,最高比功率达到15 mW/cm2.     

磺化皂土改性直接甲醇燃料电池用Nafion膜

以磺化皂土和正硅酸乙酯(TEOS)为掺杂物,采用溶胶-凝胶法掺杂改性Nafion 212膜,并制成膜电极组件(MEA)。通过计时电流、交流阻抗等测试,研究了Nafion 212膜改性前后的甲醇渗透系数、质子电导率及电池功率密度等。改性后的Nafion 212膜,甲醇渗透系数比改性前降低了86%,质子导电率达到69.6 mS/cm;单体电池性能和甲醇渗透电流测试发现:改性膜制备的MEA的甲醇渗透电流密度在30℃和55℃时分别比改性前降低67.7 mA/cm2和61.5 mA/cm2。     

PEMFC膜电极材料退化的研究进展

对质子交换膜燃料电池膜电极材料的退化行为、降解机理和影响因素进行了综述,认为膜的退化主要原因是:高分子的分解导致膜的电导率下降和膜出现小孔对反应原料渗透.催化层的退化,是由C载体的腐蚀和Pt的电迁移所致.     

磺化聚醚醚酮/α-ZrP复合膜的制备、结构与性能

为了提高聚醚醚酮膜在直接甲醇燃料电池中的性能表现,以磺化聚醚醚酮作为基体,掺入经过插层处理的α-磷酸锆制备了磺化聚醚醚酮/α-磷酸锆(α-ZrP)复合质子交换膜.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合膜的微观结构进行了研究,并考察了复合膜的质子传导性能、阻醇性能和电性能.结果表明,α-磷酸锆良好地分散在聚合物基体中,α-磷酸锆的加入提高了复合膜的质子传导性能,并保持了较好的阻醇性能,用该复合膜组装成的单电池的开路电压达到0.448 V,最大比功率达到13.1 mW/cm2.     

P(AN-AA)/PVA质子交换膜的研究

采用丙烯腈与丙烯酸单体在聚乙烯醇水溶液中共聚,合成聚丙烯腈-丙烯酸悬浮胶体,悬浮胶体经流延成膜制备出P(AN-AA)/PVA质子交换膜.结果表明,以聚丙烯腈-丙烯酸为基体的质子交换膜,甲醇渗透系数为(3.0～5.5)×10-8 cm2/s,仅为Nafion117膜甲醇渗透系数的1/25;水饱和溶胀后抗张强度为12.9 MPa;在1.0 mol/L硫酸溶液中质子电导率为1.89×0-3 S/cm.     

PEMFC用Ce-MCM-41/SPEES复合膜的研究

室温下,通过非水热合成法制备了Ce-MCM-41淬灭剂,通过XRF、FT-IR、XRD等表征显示了Ce4+很好地插入到MCM-41骨架中,TEM表征了Ce-MCM-41的多孔结构,利用二甲基亚砜(DMSO)作为捕获剂通过UV-VIS光谱方法表征了Ce-MCM-41淬灭剂捕获自由基的能力.为了降低燃料电池条件下自由基(HO·)对膜的降解制备了Ce-MCM-41/SPEES复合膜,通过离线Fenton实验和在线加速开路降解实验观察了膜的稳定性,结果显示了Ce-MCM-41/SPEES复合膜的稳定性得到了提高.     

直接甲醇燃料电池用催化阻醇MEA的制备

针对直接甲醇燃料电池(DMFC)催化剂活性低和甲醇渗透等问题,利用Pd的催化阻醇性能,以油胺表面活性剂为添加剂,还原Pd络合物,合成基于Pd的催化阻醇纳米材料,并涂覆到质子交换膜上,与阴极、阳极构成四合一复合膜电极组件(MEA).与常规三合一MEA相比,复合MEA的质子电导率更高,甲醇渗透率降低了 20％,电池性能得到...     

燃料电池用高温质子交换膜研究进展

高温质子交换膜燃料电池由于有望克服散热效率低、环境适应性差（CO耐受性）等技术障碍,成为当今燃料电池发展的主要方向。然而,高温PEMFCs面临的技术挑战之一就是选择能够在高温下运行的质子交换膜材料。结合最近的文献报道,综述了高温质子交换膜的研究现状,分析了高温质子交换膜的发展前景。