PTFE及在化学电源和燃料电池中的应用问题(Ⅲ)

3.2.5 降低全氟烷基羧酸盐含量的PTFE悬浮液 该法为乳状液聚合法制备PTFE悬浮液,使用阴离子表面活性剂(全氟烷基羧酸盐型),并加人2%-20%(以PTFE质量计)、平均相对分子质量为450～800及有机/无机比为1.07～1.50的非离子表面活性剂到含10%～50%PTFE溶液中,加入10%～800%(以PTFE质量计)的水,调节水溶液中PTFE的含量在1%～40%.     

燃料电池的复合质子交换膜研究——不同多孔聚四氟乙烯底膜对复合膜性能的影响

把Nafion树脂浸入到不同的聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜孔中,制成Nafion/PTFE复合膜用于质子交换膜燃料电池(PEMFC).从SEM照片上看,Nafion树脂已均匀地分布在PTFE多孔膜中,而且已有一层均匀的薄Nafion膜存在于PTFE多孔膜表面.在80 ℃,pH2/pO2为0.2 MPa/0.2 MPa条件下,对比基于不同PTFE膜的复合膜组装的电池性能,结果表明,PTFE膜中孔的体积越大,其复合膜组装的PEMFC性能越好.     

含湿混合气体纵掠镀(涂)层管外壁的传热特性

为考察不同镀(涂)层管在烟气余热回收过程中的强化传热性能,采用水蒸气和空气的混合气体(w(H_2O)=6%~16%),对其在竖直紫铜管、镍-磷(Ni-P)镀层管及聚四氟乙烯(PTFE)涂层管表面的对流凝结复合传热特性进行了实验研究。结果表明:传热系数随着水蒸气质量分数和气体流速的增加而增加,PTFE涂层具有最佳的传热效果;水蒸气在紫铜管表面发生膜状凝结,在PTFE涂层表面发生珠状凝结,而在Ni-P镀层表面的凝结形式则表现为珠膜共存。对实验数据进行了多元线性回归,得到了含湿混合气体纵掠3种管子的对流凝结复合传热的Nu实验关联式,其理论值与实验值的相对误差在±15%以内,具有较高的准确性。     

λ-MnO2在不同电解质水溶液中的稳定性

λ-MnO2在非水溶液中作为锂二次电池正极材料近年来进行了广泛的研究,但在水溶液中研究较少.使用SEM、XRD、UV-VIS技术研究了在λ-MnO2制备过程中表面形态的变化及其在碱性(9mol/L KOH)和中性(5mol/L LiNO3)电解液中的稳定性.实验表明,λ-MnO2在室温下(≤35℃)碱性(9mol/L KOH)中是稳定的,在高于50℃时晶型则转化为δ-MnO2,在中性溶液中在相应温度下均稳定存在.     

真空中高功率微波下介质材料击穿破坏的实验研究

介质窗材料的击穿破坏限制了高功率微波(HPM)的产生和传输,严重阻碍了高功率微波技术的发展.为认识微波下介质材料的击穿破坏现象和机制,本文针对常见的几种介质窗材料(PTFE、PMMA、LDPE及HDPE)在真空中开展了微波击穿破坏实验.实验采用X波段微波源,其输出微波的频率为9.4GHz,功率为1GW,微波模式为TE11.研究了不同材料的微波击穿破坏特性,并针对PTFE介质材料考察了表面加工槽及打磨处理对其微波击穿的影响.对微波破坏后样品进行形貌分析,发现破坏通道与微波电场有着密切的关系,材料的表面加工处理对击穿破坏有显著的影响.通过对不同破坏程度样品的研究,提出了介质材料在微波作用下的破坏发展过程,即破坏初期为材料表面的点状破坏,随着破坏程度的加深,形成贯通的树枝状破坏通道,且破坏通道从材料的表面向内部延伸,最终导致材料的失效.     

氧电极气体扩散层的研究

研究了不同含量PTFE对氧电极气体扩散层性能的影响;分别以丙三醇、Na2SO4、草酸铵、ZnO作为造孔剂,研究了不同造孔剂及含量对氧电极性能的影响;选用镍网做导电骨架,采取催化层/集流体/气体扩散层的排布方式,以纯铝为阳极,4 mol/L KOH溶液为电解液,将空气电极与铝阳极组装成电池,考察电池的性能,并通过扫描电镜(SEM)研究气体扩散层的表面形态。研究结果表明:当扩散层中PTFE的含量为60%,选用草酸铵为造孔剂,草酸铵与载体的质量比为3∶1时,电极内部的空气传导阻力小,整个氧电极的性能最佳。     

氢镍动力电池用正极粘结剂的研究

把羟丙基甲基纤维素(HPMC)与聚四氟乙烯(PTFE)联用、羧甲基纤维素(CMC)与PTFE联用和单独使用HPMC三种粘结剂使用方法进行比较,并对它们的添加量做了研究.通过对不同状态的充放电性能的比较,并结合扫描电子显微镜(SEM)和能量散射光谱(EDS)对极片表面进行分析,单独使用HPMC作为粘结剂的电极有较好的充放电性能,且随着添加量的增加,电极的充放电性能下降;使用HPMC+PTFE作为粘结剂的电极容量有所提高,但是大电流和高温放电性能不如单独使用HPMC作为粘结剂的极片,随着PTFE添加量的增加电极的容量减少.通过对充放电以后极片的SEM和EDS分析,我们发现单独添加HPMC和CMC+PTFE作为粘结剂的极片表面掉粉现象严重,添加HPMC+PTEF的极片表面形成了一层致密的三维网状结构,它能够抑制充放电过程中极板的膨胀,并且可以减少活性物质的脱落,提高电极的循环寿命.经过对比发现添加0.4%HPMC+0.4%PTFE时电极的综合性能最好.     

锌单晶体(002)和(100)晶面的电化学行为

用塔菲尔曲线外推法、循环伏安法以及充放电法分别研究了锌多晶体电极、锌单晶体(002)晶面电极和(100)晶面电极在6.0 mol/L的KOH溶液中的电化学行为.结果表明:在6.0 mol/L的KOH溶液中,锌多晶体电极、锌单晶体(002)晶面电极和(100)晶面电极的腐蚀速度依次减小;锌单晶体电极可逆性更优;充放电循环过程中,在锌多晶体电极表面比锌单晶体电极表面更易生长枝晶.     

双电层电容器电极制备工艺优化与性能

采用商业超级电容器活性炭,制备了扣式双电层电容器,对其电极制备工艺进行了优化,实验表明:PTFE(质量分数)5%、乙炔黑(质量分数)5%、电极成型压力10MPa、电极载炭量13～26mg/cm2、KOH浓度6mol/L为最佳工艺;在此优化条件下制备的双电层电容器循环性能好,漏电流和自放电较小,大功率下比能量高于当前产品。实验还表明所用活性炭有较多微孔,以致大功率下材料利用率低,有待改善。     

G/R和PTFE在液氮中的冲击沿面闪络特性

液氮环境中绝缘材料的沿面闪络特性对超导电力装置的绝缘设计具有重要意义。为此,选择玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(G/R)和挤出成型的聚四氟乙烯材料(PTFE),通过实验研究了他们在液氮中的冲击沿面闪络电压和闪络时间的变化特征。结果表明:G/R材料的冲击沿面闪络特性很差,闪络电压值愈高则闪络电压的下降率愈大,而闪络次数愈多则闪络电压值愈低;PTFE材料表现出了良好的沿面闪络电压重复性。其主要原因是高能量的沿面闪络电弧会改变G/R材料表面状况,同时也使环氧树脂基体发生分解,改变了表面电阻率。G/R材料的沿面闪络电压略低于PTFE材料,其原因是相对于PTFE,G/R的介电常数与液氮的偏离更大,电场线更加扭曲,导致其交界面的闪络电压更低。2种材料在液氮环境中服从韦伯分布的0.1%闪络概率的首次冲击闪络电压和爬电距离的关系,可以为在稍不均匀电场条件下工作的超导电力设备的外绝缘设计提供参考。     

Electrification of polymer surface caused by sliding ultrapurewater

It has been thought that the conductivity of pure water is high enough to neglect the streaming electrification. However, with the recent advancement of semiconductor industries, ultrapure water appeared to cause electrification problems at the washing and the rinsing processes of semiconductor wafers. The investigation on the electrification phenomenon of polymer (PTFE) surface with ultrapure water is described in this article. Water droplets are always charged positively after sliding on the PTFE surface, and the surface potential on PTFE is mostly negative and varies along the droplet path becoming positive downstream. As the conductivity of water becomes closer to that of ideal water, the amount of droplet charge increases drastically. This electrification phenomenon is also enhanced by decreasing the thickness of the PTFE plate. It suggests that the Coulombic force between the charge on the PTFE surface and the mirror image charge is an important factor. We have proposed a model which is based on the electric double layer similar to conventional streaming electrification for insulating liquid, assuming that the charged droplet leaves the excess positive charge on the polymer surface     

高能电子束辐照对聚四氟乙烯电气性能的影响

研究了高能电子束辐照对聚四氟乙烯(PTFE)试样电气性能的影响,对比分析了辐照前后试样的性能,发现辐照导致材料的介电常数增大,体电导率减小,介质损耗因数减小,而辐照后试样强场电导特性变陡,直流电气强度变化不大.并对产生这些变化的机理进行了分析.     

采用PI/PTFE复合隔膜的Li/SOCl_2电池的性能

制备了一种具有超薄、高吸液率和良好热稳定性的Li/SOCl_2电池用聚酰亚胺(PI)/聚四氟乙烯(PTFE)复合隔膜。通过SEM、同步热分析(STA)、吸液率及恒电流放电等方法,研究PI、玻璃纤维(GF)和PTFE隔膜的结构、热稳定性和吸液性能,以及复合隔膜对Li/SOCl_2电池输出电压的影响。相对于采用GF/GF隔膜的电池,采用PI/PTFE复合隔膜的电池输出电压提升了0.130 V,热生成速率降低了39.4%。     

粘合剂对 MH 电极性能的影响

目前所使用单一粘合剂不能很好地满足ＭＨ电极需要,采用亲水性的粘合剂聚乙烯醇（ＰＶＡ）和憎水性粘合剂聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）联合使用,研究了ＰＴＦＥ浓度变化以及处理条件改变时对ＭＨ电极性能的影响。实验结果表明,在适当压力、温度下,ＭＨ电极表面涂覆的聚四氟乙烯较好地分散到合金周围,避免了贮氢合金粉的脱落,提高了活性物质利用率;２％ＰＶＡ和１５％ＰＴＦＥ联合使用在大电流放电条件下具有较高的放电容量。     

Research on flaky and vertical gas diffusion electrode

Inbatteriesandfuelcells ,theelectrochemicalreactionsonlytakeplaceonthethree phaseinterfacewherethegas ,theliquidandthesolidcoexist Thegasdiffusionelectrodeisproduced En largingthethree phaseinterfaceisthemostsignificantmethodtorealizethehighefficiencyutilizationofthebatteriesandfuelcells Manyresearchersstudythegasdiffusionelectrodefromimprovingthecatalystpointofview[1-6] Butwetrytochangethelaying outmodeoftheelectrodetoenlargethethree phaseinterfacewithoutexpandingthevolumeofthegasdiffusionel…     

PTFE有机复合材料电气寿命的研究

以聚四氟乙烯有机复合材料为主绝缘的新型干式高压产品,包括电流互感器、穿墙套管、电缆终端等,在电力系统已经应用多年,因为其不充油、不充气、无瓷、维护工作简便、耐污秽能力强、重量轻等鲜明特点,受到用户的热烈欢迎。但对该系列干式产品最主要的特点,以聚四氟乙烯薄膜为主的有机复合主绝缘材料,却缺乏相应的研究。笔者对该有机复合绝缘材料的电气寿命进行了研究,结果显示以聚四氟乙烯为主的有机复合绝缘材料,即使在设计场强3kV/mm下且考虑一倍的安全裕度,其寿命也可以达到45年以上,是值得信任的主绝缘材料。     

Novel hydrophobic coating process for gas diffusion layer in PEMFCs

The behavior of water and gas distribution in the gas diffusion layers (GDLs) of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) were investigated analytically. In order to prevent the flooding phenomenon of the electrodes by the product water, gas diffusion layer is usually hydrophobed. Formerly, gas diffusion layer was partially coated with PTFE (polytetrafluroethylene) suspension but flaking-off of PTFE particles were observed. In this study, gas diffusion layer is coated with HTTS ((hepradecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)triethoxysilane)-derived layers having hydrophobic functional group. The influence of the HTTS coating on gas permeability and hydrophobicity of gas diffusion layer are analyzed and discussed.     

掺杂PTFE改性Co3O4负极材料的研究

采用电沉积-烧结法,在添加聚四氟乙烯(PTFE)的溶液中制备Co3O4负极.SEM观察表明:掺杂PTFE试样是由多孔花瓣状Co3O4和不规则的PTFE柱状体组成.循环性能测试结果表明:掺杂PTFE试样的首次和20次循环后的脱锂比容量分别为920.1 mAh/g和685.6 mAh/g;未掺杂PTFE试样分别为865.1 mAh/g和180.4 mAh/g.     

铅酸蓄电池负极添加剂

在负极活性物质中加入能改善负极内活性物质电子传递的RH (离子交换型有机物 )和具有凝聚、交联作用的聚四氟乙烯 (PTFE)乳液 ,与普通负极添加剂作比较 ,探讨能改善铅蓄电池负极的添加剂。对 6种含有不同添加剂和组成的蓄电池负极 ,就电池充电接受能力、恒流放电特性、电极循环寿命、RH的含量及RH与PTFE联用等方面进行了试验。结果表明 ,与普通添加剂比较 ,加有RH的电池 ,其电池充电接受能力和恒流放电特性有所提高 ,但其电极循环寿命却较短 ,当与PTFE联用时 ,能改善RH易脱落的缺点 ,延长电极循环寿命 ;说明曾用作正极添加剂的RH作为负极添加剂使用时 ,负极的充电接受能力和放电性能得到改善 ,与PTFE联用 ,其寿命得以延长。     

氢氧化镍和粘结式氢氧化镍电极

在pH值8—11,添加钴和钡,采用一次阶梯烘干,可以制得高活性、高堆积密度的Ni(OH)_2。胶体石墨和乙炔黑为3:1作导电材料,2％的CMC(3％)和6.86％的PTFE(60％)作粘结剂,添加CoO或Co(Ac)_2可以制得柔性很好的高体积比容量粘结式镍电极。TG—DTA给出Ni(OH)_2的烘干温度不得高于170℃。XRD证实高活性Ni(OH)_2有晶格缺陷。IR证实了Ni(OH)_2的同质多晶现象。SEM观察到Ni(OH)_2的球形、类球形和无定形外貌。