燃料电池高温质子交换膜研究进展

高温质子交换膜燃料电池具有反应动力学快、CO耐受性高等特点,但磷酸掺杂的高温质子交换膜因磷酸的流失和聚合物的降解等原因导致燃料电池的输出功率发生衰减。本文通过介绍聚苯并咪唑衍生物的高温质子交换膜、聚苯并咪唑的复合型质子交换膜、新型芳基聚合物的高温质子交换膜,阐明聚合物的主链结构、官能团结构以及复合填料对高温质子交换膜性能的影响。在近期的研究报道中,提高膜性能的主要策略包括提升自由体积、建立交联结构、嵌段共聚、复合掺杂（ILs、MOFs、PIMs、MO_x）、阳离子官能团修饰等。文章指出,在未来的研究中应该加强对磷酸基高温质子交换膜质子传输通道结构的进一步理解,关注聚合物化学降解和物理性能衰败的原因,并开发更多的新型聚合物材料。     

膦酰单体直接聚合合成膦酰高分子研究进展

质子交换膜是质子膜燃料电池的核心材料,它主要起到隔离燃料和氧气、传递质子、附着催化剂等作用,是决定质子膜燃料电池工作时间的主要因素。含有膦酰基团的聚合物在高温低湿条件下能够发生自电离,具有较高的质子传导能力和较好的机械性能,作为质子交换膜具有长服役时间和高服役温度等特点,含膦酰基团的高分子材料有望成为质子交换膜材料最具前景的候选材料之一。笔者对由膦酰单体直接聚合的膦酰化高分子材料的合成、性能进行了系统的阐述与总结。     

高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展

综述了近十几年来高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展及其在高温质子交换膜燃料电池中的应用进展,指出了此类电解质目前存在的亟待解决的两个问题：咪唑类离子液体毒化Pt基催化剂和复合膜中离子液体的长期稳定性。最后对高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的发展前景作了展望,即开发与Pt基催化剂相容的离子液体聚合物电解质以及预防复合膜内离子液体的流失,即提高高温质子交换膜燃料电池的性能及长期稳定性,最终提高高温燃料电池的寿命。     

四唑含能材料研究进展

四唑化合物是一类重要的含能材料。综述了四唑化合物在气体发生剂及四唑聚合物在固体推进剂中的应用,并对四唑单体及四唑聚合物的合成进行了简述。     

直接甲醇燃料电池用质子交换膜的研究进展

综述了质子交换膜在直接甲醇燃料电池中的作用和要求,目前质子交换膜的研究进展,重点介绍了适用于直接甲醇燃料电池用质子交换膜的各种材料的改性方法。按照物理和化学两种方法对几类质子交换膜材料进行改性。同时对比了改性前和改性后各种聚合物膜的物性特点。     

用于燃料电池的聚合物电解质膜及其改性方法

聚合物电解质膜是质子交换膜燃料电池的核心部件.目前广泛使用的全氟质子交换膜(如Nafion(R)系列)存在着价格昂贵、使用温度有限、甲醇渗透率高以及降解再生困难等缺点.对聚合物基质材料进行物理或化学改性,可以提高质子传导率、改善机械强度等性能,获得高性能、低成本的质子交换膜.从聚合物材料改性的角度,综述了燃料电池用聚合物电解质膜的制备方法和电化学性能,并对各种改性方法进行了比较.     

用于质子交换膜的高质子传导率聚合物研究进展

质子传导率超过Nafion膜的质子交换膜是近年来研究的焦点。质子交换膜的质子传导率与它们的IEC值和形态有关。形成离子通道是开发高质子传导率的质子交换膜的一种有效方法。形成离子通道主要有3种:1)用嵌段共聚物的微相分离;2)侧链和支链磺化的聚合物;3)局部区域的高密集磺化。此外,与无机纳米材料形成纳米复合材料的质子交换膜也能提高质子交换膜的质子传导率及质子交换膜的机械强度、尺寸稳定性、耐氧化稳定性等性能。综述了关于用于高质子传导率的燃料电池质子交换膜(PEM)的聚合物的研究进展。对高质子传导率的燃料电池膜聚合物的发展趋势进行了展望。     

直接甲醇燃料电池用阻醇质子交换膜研究进展

直接甲醇燃料电池是近十年兴起的新型燃料电池,并以其独特的优点引起了人们广泛的关注。作为其重要组成部分的质子交换膜的性质是影响电池性能的关键因素。本文在介绍近两年质子交换膜研究最新进展的基础上,综述了天然聚合物用作质子交换膜材料的研究情况,并分析了其优劣势及应用前景。     

氧化石墨烯在燃料电池质子交换膜中的应用

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其能量转化率高，可实现零排放，近年来引起了电池领域研究者们的兴趣。氧化石墨烯（GO）由于存在活性氧官能团，可以和离子型聚合物进行复合以制备复合质子交换膜。氧化石墨烯类的复合质子交换膜应用于燃料电池时可以提高膜在高温低湿度条件下的质子传导率，降低甲醇渗透率，提高电池的功率密度。本文首先介绍了氧化石墨烯的制备方法，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，详细介绍了氧化石墨烯在Nafion、聚醚醚酮、聚苯并咪唑和壳聚糖等不同种类的离子型聚合物中的应用现状及作用机理，同时对其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。     

聚合物电解质膜水电解器用质子交换膜的研究进展

聚合物电解质膜水电解器(PEMWE)是一种清洁环保的电解水制氢技术,具有效率高、氢气纯度高、无污染、能耗低等特点,在再生能源领域具有非常广阔的发展前景。质子交换膜是PEM水电解器的核心关键材料,是膜电极的心脏部件,但质子交换膜的成本和性能大大限制了其商业化发展。因此,寻找和开发新型材料成为解决这两大问题和推进商业化进程的必然选择。本文首先介绍了PEMWE用质子交换膜的特性,然后通过对全氟磺酸质子交换膜的改性、合成有机/无机纳米复合质子交换膜和无氟质子交换膜研究方向的原理、特点、应用实例和新进展等方面的分析,阐述了不同研究方向的优势和存在的不足。通过对上述3个主要研究方向的概括和评述,认为无氟质子交换膜,尤其是嵌段型无氟磺化质子交换膜,是PEM水电解器用质子交换膜今后的发展方向。     

1,3-偶极环加成反应在含能材料中的应用

1,3-偶极环加成反应,被誉为点击化学的精华,在含能材料合成中有着广泛应用.文中主要介绍了其在含能黏合剂、含能盐、基团修饰、含能聚合物等方面的应用.     

活性聚合法合成含能聚合物的研究进展

综述了活性聚合法合成含能聚合物的研究发展状况,主要介绍了活性聚合法合成含能聚合物的反应机理及性质.指出活性阳离子聚合法仍是一段时间内研究的重点,并对其今后的研究进行了展望.     

1,1–二氨基–2,2–二硝基乙烯的合成研究进展

1,1–二氨基–2,2–二硝基乙烯（FOX–7）作为含能材料中典型的炸药,因具有高能钝感的特性,其合成方法受到广泛的关注。主要介绍了国内外近年来合成FOX–7的3条反应路线及改进方法,通过对各种合成方法的比较,认为采用2–甲基–4,6–二羟基嘧啶为原料改进的2–甲基–4,6–嘧啶二酮法具有应用潜力,并对FOX–7的应用前景进行了展望。     

双环硝胺类含能化合物的合成进展

综述了国内外双环硝胺类含能化合物的合成进展,主要包括醛胺缩合法合成双环[3.3.1]壬烷衍生物、乌洛托品与亲电试剂反应合成双环[3.3.1]壬烷衍生物、以及含单、双环硝基脲硝胺类含能化合物的合成方法。指出含有单、双环硝基脲的硝胺类含能化合物具有非常高的密度,适合于作为高能量密度材料的基础单元结构;双环[3.3.1]壬烷衍生物合成中的醛胺缩合法为八元双环含能化合物的合成提供了新途径。     

Pulsed Laser Induced Decomposition of Energetic Polymers: Comparison of ultraviolet (355 nm) and infrared (9.3 μm) initiation

Irradiation of the energetic polymer GAP (glycidyl azido polymer) by a high power pulsed UV laser leads to its rapid decomposition. A large amount of solid and gaseous material is released, and in the presence of an inert gas, a shock wave develops. Comparison with an inert polymer indicates that the energy released by the exothermicity of the decomposition reaction contributes significantly to the shock formative energy. The energy released in the micro-explosion can be estimated from the analysis of the shock front propagation velocity. It is found that irradiation of polymers in which GAP is diluted by an inert polymer, may lead to a higher shock intensity than irradiation of neat GAP. Possible causes for this apparent inconsistency (which is not observed upon initiation by a pulsed infrared laser) are discussed.     

热重分析技术及其在高分子材料领域的应用

简要介绍热重分析技术发展史、热重分析技术基本原理,以及热重分析在高分子材料领域的应用。热分析是研究物质的物理化学性质随温度变化的一类技术,随着计算机在线分析和反馈控制技术的发展及多种手段联用技术的发展,热分析技术也得到了显著的发展。热分析是高分子的常规表征手段,可用于表征结构相变,分析残余单体和溶剂含量,添加剂的检测,热降解的研究;同时被用于产品质量的检测,生产过程的优化及考察外因对高分子性质的影响等。     

固体推进剂用含能胶黏剂研究进展

提高能量始终是固体推进剂研制发展过程中一直追求的主要目标,不断研究发展含能材料的新概念、新技术,研究合成新型含能材料并投入使用,是含能材料技术发展的重点。综述了缩水甘油叠氮聚合物GAP、氧丁环聚合物PNIMMO和硝酸酯缩水甘油醚聚合物PGLYN等三种具有发展前途的含能胶黏剂。讨论了包括聚乙烯醇硝酸酯、聚多硝基苯撑、硝胺聚醚和N—N环氧聚合物等的其它含能胶黏剂。认为在固体推进剂中使用含能胶黏剂是提高推进剂能量的有效方法。     

Direct Deposit of Fiber Reinforced Energetic NanoComposites

The ideal situation of assembling an energetic nanoparticles‐polymer matrix is obtaining materials with high particle loading while still maintaining mechanical integrity. In this paper, we introduced a direct deposition approach to create a reactive polymer fiber reinforced composite with aluminum (Al‐NPs) and copper oxide nanoparticles (CuO‐NPs) in a polyvinylidene fluoride (PVDF) reactive binder. Even with up to 70 wt % thermite, these films still maintain a uniform morphology and considerable flexibility. With the same overall material composition, both the reactive and mechanical properties of fiber reinforced films shown marked improvement over the corresponding non‐nanofiber films. The combustion propagation velocity of fiber reinforced films is up to 1.8 times faster than the corresponding non‐nanofiber films. For the mechanical properties, the films with 110 nm diameter fibers were 2.3, 23 and 5.8 times superior in tensile strength, strain and toughness respectively, as compared to films with the same mass loading but with no fibers. The results suggest deploying a fiber reinforced structure enables fabrication of nanocomposite with high loadings of energetic materials. These result imply that a 3‐D printing approach may demonstrate significant advantages in developing advanced propulsion systems.     

GAP基热塑性弹性体的合成与表征

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、1,4-丁二醇(BDO)为原料,采用两步法合成了一种GAP基的含能热塑性弹性体(ETPE).用差示扫描量热(DSC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热失重(TG)和万能材料拉伸机等对ETPE进行了表征.结果表明,ETPE具有良好的低温性能和热稳定性,高...     

Combustion Behavior and Thermochemical Properties of RDX-Based Solid Propellants

The combustion behavior and thermochemical properties of two types of RDX-based composite propellants, XM39 and M43, are studied and compared in order to investigate the effect introduced by an energetic ingredient in the M43 propellant formulation. Due to the enhanced rate of heat release on the burning surface caused by the energetic material of M43 propellants, the burning rate of M43 propellants is found to be higher than that of XM39 propellants. The presence of the energetic material in the M43 propellant formulation also increases the burning surface temperature and thermal diffusivity of M43 propellants; it does not, however, introduce any observed changes in the flame structure and the heat feedback from the gas phase to the condensed phase. Based upon SEM pictures, burning-surface structures of the recovered XM39 and M43 propellant samples are found to be significantly different, indicating the strong effect of the energetic material on the surface reaction. A set of important thermochemical properties of XM39 and M43 propellants is deduced from the experimental data.