交流阻抗法测试质子交换膜电导率的影响因素

介绍了质子交换膜电导率测试的方法,并分析了实际的实验数据与结果。探讨了电极材料、湿度、频率范围、扰动电压、测试温度对测试结果的影响。重点讨论了实验条件、电极处理以及拟合方法等因素对质子交换膜电导率的影响。结果表明,电极材料的选择对测试结果的影响最大,其次为阻抗频率。采用简单的铜渡铂两电极的测试装置,阻抗频率范围为(1～8×106)Hz,扰动电压为10mV时,得到的交流阻抗图谱为标准的固体电解质阻抗图谱。说明降低膜样与电极的接介电阻和空气电阻是提高测量的线性度和精度主要因素。     

质子交换膜中质子输送过程的无规行走模拟

模拟了质子在聚合物电解质膜中的输送过程．借助无规行走模型研究了质子交换膜中含水量、酸掺杂量等因素对质子输送扩散系数的影响,本研究所建立的模型利用改变格子上组分的分布来考虑质子交换膜体系的实际变化．已有资料表明质子在膜中输送是链段运动输送和质子跃迁双重作用的结果,二者的贡献大小取决于具体质子导电体系的种类,本模型用格子重组和无规行走描述了这两种贡献．通过定性和半定量的分析比较,模拟结果较好地符合实验得出的结论．     

膜电极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响

膜电极(MEA)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一，其结构和组成对电池的性能有着重要的影响。提高膜电极性能的一个重要的指导思想是在催化粒子的周围形成良好的质子、电子和气体通道。以此为主线，从电极制备工艺的发展历程，Nafion的使用与质子通道的改进、电子通道的改进、阴极催化等几个方面详细地总结和讨论了近年来MEA的研究状况，并在此基础上对MEA的进一步研究提出了若干建议。     

燃料电池用质子交换膜的发展方向

从Nafion膜的结构与性能的关系出发，主要分析了含水量、分子结构以及膜的微观结构和酸度对质子电导率的影响，指出了Nafion膜待克服的问题如高温电导率低，甲醇渗透性大，提出了质子交换膜以后的发展方向，包括Nafion膜的修饰与改性，含氟高分子作为主链接枝带有磺酸的支链，有机聚硅氧烷主链接枝烷基磺酸质子交换膜．     

化学镀制备高温质子导体镍电极及其电化学性能

采用化学镀在高温质子导体CaZr_0.9In_0.1O_3-δ (CZI)的电解质陶瓷表面沉积金属镍电极, 通过SEM显微结构分析比较了酸刻蚀和还原工艺对电极形貌以及电极-电解质界面的影响。结果表明, 使用HNO₃-HCl混合刻蚀液, 并以水合肼为还原剂的二次化学镀可获得颗粒均匀细小且界面结合良好的镍电极。通过电化学阻抗谱并结合浓差电池等方法研究比较了以化学镀镍电极和涂覆焙烧铂电极为电极, CZI为电解质的对称电池的电导率和质子迁移率。工作温度为800℃时, 镍电极高温质子导体的总电导率为4.131×10^-4 S/cm, 并且工作温度在400℃以上时, 镍电极对称电池的质子迁移率均接近100%。这些结果表明, 二次化学镀制备的镍电极具有与铂电极相近的电化学性能, 而成本则更低, 可以取代Pt电极用于高温质子导体的电化学器件中。     

质子交换膜恒电位式氢气传感器

利用质子交换膜为电解质,碳纸和铂黑分别为电极的扩散层和催化层,制作了恒电位式氢气传感器;确定的最佳施加电位是１．５Ｖ;在氢气浓度为０．２％内,氢气氧化电流与氢气浓度成正比;通过在工作电极前面加设聚乙烯膜,增大氢气扩散阻力,可以将氢气氧化电流与氢气浓度之间的线性关系提高到氢气浓度为１．５％。     

医用质子加速器输出剂量的测量

本文较详细叙述了国际原子能机构的（IAEA）第398号报告中质子外照射辐射治疗源吸收剂量的测量，并介绍国外质子治疗中心的临床和设备的有关规范指标。     

质子交换膜中质子输送过程的模拟

模拟了质子在质子交换膜(PEMs)中的输送过程。根据Nafion等磺化类PEMs的可能结构。借助无规行走模型研究了PEMs中不同组分间质子跃迁距离等参数对质子输送扩散系数的影响。并把从两维体系得到的结果和三维体系的结果进行比较。通过改变不同组分间的跃迁距离分析PEMs体系的变化。结果表明两者模拟结果无大的差别。已有文献表明质子在PEMs中输送是链段运动输送和质子跃迁输送双重作用的结果。二者的贡献大小取决于具体质子导电体系的种类。利用格子重排和无规行走模型研究了这两种机理对质子导电性能的贡献。     

高温质子交换膜的研究进展

高温质子交换膜能解决传统燃料电池电极催化剂CO中毒、复杂的水热管理等问题,成为当今燃料电池发展研究的焦点。结合质子交换膜的结构与性能之间的关系,分析了分子结构设计对膜性能的重要影响,总结了接枝型、复合型质子交换膜、新型耐热交换膜的研究现状。对有机/无机粒子复合膜材料,磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)、聚芳硫醚砜(PASS)等类型膜材料进行了评述,为高温质子交换膜的研究指明了方向。     

质子交换膜燃料电池的研究进展

论述了质子交换膜燃料电池的开发现状及国内外研究进展；同时介绍了趋于成熟的贮氢技术，包括质子交换膜、双极板、膜电极和电催化剂在内的关键技术、应用以及未来展望。     

氧化石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷星型嵌段共聚物复合质子交换膜的制备与性能

通过共混的方法制备了含笼型聚倍半硅氧烷(POSS)星型拓扑结构嵌段共聚物的氧化石墨烯(GO)/笼型聚倍半硅氧烷-(聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-磺化聚苯乙烯)(POSS-(PMMA₂₆-b-SPS₁₅₆)₈)复合质子交换膜。通过研究复合质子交换膜的离子交换容量(IEC)、质子传导率、吸水率与溶胀率,考察了GO含量对复合质子交换膜性能的影响。研究发现:复合质子交换膜的离子交换容量随GO含量的增加而升高,吸水率和溶胀率随着GO加入而降低,在测定温度范围内复合质子交换膜均表现出较高的尺寸稳定性,GO的添加改善了纯聚合物膜在80℃失水导致传导率下降的问题,提高了质子交换膜的质子传导率,发现在相对湿度为100%、80℃时,GO含量为0.3wt%的复合质子交换膜的质子传导率约为纯聚合物膜的3.2倍。      

新型燃料电池电解质材料的制备及研究

采用溶胶-凝胶法制备燃料电池电解质材料，用Zahner Elektrik IM6e型电化学工作站对所制备的材料进行质子传导性能测试。探讨了原料配比对凝胶时间及质子传导性能的影响。用x射线衍射、DSC-TGA、MAS-NMR等对所制备的电解质材料进行了表征，探讨了其在中温、低湿条件下保持高传导性能的机理。     

磺化聚酰亚胺/SiO2复合膜的制备及其质子交换性能研究

制备了具有不同硅含量的磺化聚酰亚胺/二氧化硅(SPI/SiO2)复合膜,研究了SiO2的引入对复合膜的力学性能、耐热性能、尺寸稳定性以及抗氧化和耐水解稳定性的影响规律,并对其质子传导率和甲醇渗透率进行了评价。结果表明,与商业化的Nafion115膜相比,复合膜表现出更优异的阻醇特性和选择透过性,其中SPI/SiO2-2复合膜具有更突出的高温质子传导特性。     

PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜的研究

以聚乙烯醇(PVA)、磷钨酸(PWA)和氧化铝(Al2O3)溶胶为原料,制备得到PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜,测定了膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数等性质.测试结果表明,该复合膜具有较高的导电率和较好的阻醇效果,室温下测得电导率最高达到1.162 S/cm,甲醇透过系数在10-7cm2/s左右.复合膜中PWA含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数都有所上升;膜中Al2O3含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度提高,但甲醇渗透系数稍有下降.     

质子交换膜的研究现状与进展

简述了质子交换膜燃料电池中质子交换膜的质子传导机理;讨论了目前质子交换膜存在的甲醇渗透、耐温性等共性问题,就如何解决这些问题进行了评述,同时,论述了质子交换膜的研究开发现状及其发展前景。     

SPPO/SiO2/PWA复合质子交换膜的制备及性能

利用溶胶-凝胶法制备出了SPPO/SiO2/PWA复合质子交换膜,对膜的离子交换容量(IEC)、平均当量重量(EW)、磺化度(SD)、吸水性、溶胀率、质子电导率、Tg进行了表征,此外,还对膜的结构进行了FT-IR、SEM表征,结果表明,所制得的掺杂2%～5%SiO2和3%PWA的SPPO复合膜在100℃、100%相对湿度时的质子电导率与Nafion-117?膜相近,有望作为质子交换膜使用。     

一种新型的磺化聚芳醚酮质子交换膜材料

利用先聚合后磺化的方法合成了一种新型磺化聚芳醚酮,FTIR和HNMR结构表征表明,其磺酸基只连在悬挂侧链上.利用浇铸法将该材料制备成膜,对膜的离子交换容量(IEC)、平均当量重量(EW)、磺化度(SD)、吸水性、线性膨胀率及其电导率进行了表征,结果表明这种膜材料具有良好的吸水性和较低的线性溶胀率,所制得的膜在100℃、100%相对湿度时的质子电导率与Nafion-117~(R)膜相近,有望作为质子交换膜使用.     

A comparative study of proton transport properties of zirconium phosphate and its metal exchanged phases

A new phase of amorphous zirconium phosphate (ZrP), an inorganic ion exchanger of the class of tetravalent metal acid (TMA) salt, is synthesized by sol-gel method. The protons present in the structural hydroxyl groups indicate good potential for TMA salts to exhibit solid state proton conduction. Cu²⁺ and Li⁺ are exchanged onto ZrP to yield CuZrP and LiZrP exchanged phases. All these materials were characterized for elemental analysis (ICP-AES), thermal analysis (TGA, DSC), X-ray analysis and FTIR spectroscopy. The transport properties of these materials were explored and compared by measuring conductance at different temperatures using an impedance analyser. It is observed that conductivity decreases with increasing temperature in all cases and mechanism of transportation is proposed to be Grotthuss type. Conductivity performance of ZrP, CuZrP and LiZrP is discussed based on conductivity data and activation energy.