直接甲醇燃料电池用质子交换膜研究进展

目前,全氟磺酸系列膜（如Nafion系列膜）在直接甲醇燃料电池（DMFC）中得到较为广泛的应用,但其成本较高;阻醇性能差;在膜内水含量较低或温度高于100℃又无水补充时,电导率会明显下降,不利于高温（〉100℃）DMFC运行,因此,专家学者们正在研究、开发阻醇的廉价的质子交换膜,对近两三年各国研究的应用于DMFC中的阻醇的廉价的质子交换膜进行简要介绍和性能比较。     

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。     

直接甲醇燃料电池用磷酸掺杂PAN复合膜的研究

本文研究了聚丙烯腈-磷酸(PAN-xH3PO4)复合质子交换膜的结构、聚合物与酸之间的相互作用、甲醇渗透性能以及质子导电性能。结果表明。PAN-xH3PO4复合膜与Nation膜的甲醇渗透率相差不大。但是比聚丙烯腈膜的甲醇渗透率高两个数量级左右，而且随甲醇浓度增加而增加；PAN-xH3PO4复合膜具有较好的质子导电能力。电导率随频率(时间)的变化很小，其质子导电性能主要依赖于聚合物与酸的相互作用。     

直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜

在回顾近年来直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜的发展历程基础上,分别综述了制膜材料SPEEK的合成和SPEEK质子交换膜的制备研究进展,重点总结了SPEEK质子交换膜的电导率和阻醇性能及其稳定性的影响因素和影响规律,其中包括制膜材料和溶剂以及工艺、SPEEK的共混改性、SPEEK的填充改性或多层复合结构的影响,进而分析了高性能SPEEK质子交换膜的开发研究前景.     

直接甲醇燃料电池高阻醇质子交换膜的研究进展

为降低甲醇的渗透,提高直接甲醇燃料电池的性能,许多研究者致力于低甲醇渗透质子交换膜的研究.每种膜都有优缺点,综述了改性Nation膜及其替代膜的研究现状,指出它们在直接甲醇燃料电池中的应用前景.     

新型燃料电池用质子交换膜研究进展

传统的全氟磺酸膜Nation、Dow质子交换膜、Flemion等目前在质子交换膜燃料电池中的应用最为广泛，但在高温条件下以氢或甲醇作为燃料的燃料电池中，其性能受到一定的影响，且这类膜价格昂贵，不利于推广应用，阻碍了燃料电池的商业化进程。因此，开发一种新型的价格低廉、性能良好的膜是推广应用此类电池的关键。本文简要介绍了目前各国研究的应用于高温条件下(100～160℃)质子交换膜燃料电池与直接甲醇燃料电池中的新型膜。对它们的质子传导率、甲醇渗透率等性能进行了分析比较。     

直接甲醇燃料电池及其关键技术

直接甲醇燃料电池(DMFC)能量转换效率高,功率密度高,燃料来源广且储运方便安全,在大型发电基站和移动供电方面有广泛的应用前景。介绍了DMFC的工作原理、阴极催化剂、阳极催化剂和质子交换膜的研究现状和存在的问题,并对未来的发展做出了展望。     

直接乙醇燃料电池用Nafion/SiO_2复合膜的制备及性能研究

用纳米SiO2对Nafion117进行了掺杂改性并制膜,采用气相色谱分析仪和电化学工作站分别对膜的渗透率和质子电导率等进行了研究。结果表明,掺杂改性后,经60℃硅溶胶处理的膜具有高的质子导电率和高温保水性能,同时使膜的乙醇渗透率大幅度降低。经60℃硅溶胶处理的膜和其它条件处理的膜的渗透系数为4.07×10-4cm2/s、8.13×10-4cm2/s,表明经过60℃硅溶胶处理的Nafion膜乙醇渗透系数降低一半。     

直接甲醇燃料电池的研究与进展

介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理和运行条件;甲酵的电氧化机理;以及单体电池的研究进展。     

直接甲醇燃料电池电催化剂的研究及进展

从铂系和非铂系两个方面综述了近年来直接甲醇燃料电池电催化剂的研究及进展。     

DMFC用磺化聚醚醚酮膜的制备及改性研究

用磺化聚醚醚酮(SPEEK)替代传统的Nafion膜制备直接甲醇燃料电池(DMFC)用质子交换膜,能降低甲醇渗透率,提高质子导率,从而提高电池性能。介绍了SPEEK膜的制备方法及其缺点,综述了SPEEK膜有机和无机改性的方法,并提出了SPEEK膜多元改性的新设想。     

质子交换膜燃料电池膜电极的结构优化

膜电极(membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的核心部件,为PEMFC提供了多相物质传递的微通道和电化学反应场所。为了实现燃料电池商业化目标,需要制备高功率密度、低Pt载量、耐久性好的MEA。在MEA中除了催化剂以外,各功能层结构、层与层之间的界面都对MEA的性能具有重要影响。传统方法(CCS法和CCM法)制备的MEA在结构上有很多缺陷,明显制约了Pt的利用率和系统传质能力。通过优化各功能层结构消除缺陷,将有利于进一步提升PEMFC综合性能。本文从传统MEA结构存在的问题出发,梳理了近年来关于催化层、质子交换膜和气体扩散层结构优化方面的文献,归纳总结了各先进结构的制备方法、构效关系以及优缺点,对未来高性能、低成本和长寿命的MEA的开发具有指导意义。     

质子交换膜燃料电池用双极板材料及制备工艺的研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池的核心部件之一,具有隔绝反应气体、传导电流和提供反应气体通道等功能.目前,如何降低双极板的成本已经成为该燃料电池产业化最关键的因素.综述了质子交换膜燃料电池用双极板材料及其制备方法的研究进展,并且指出了该类材料未来的发展方向.     

一种新型含氟含芴聚芳醚酮质子交换膜的合成和表征

以双酚芴、十氟联苯和磺化二氟酮为单体,合成磺化含氟聚芴醚酮(Sulfonated-fluo-rinated fluorene-containing poly(arylene ether ketone)s,SFPEEK).SFPEEK可溶于极性有机溶剂,具有较高的黏度,易于浇铸形成柔韧透明的薄膜.用其制成的质子交换膜表现出良好的热稳定性和抗水解、抗氧化性能.在相同测试条件下,SFPEEK膜具有与杜邦公司Nation 117膜相当的质子电导率,同时,具有比Nafion 117更好的耐甲醇渗透性能.直接甲醇燃料电池(DMFC)单池测试表明,放电到0.2 V时,用SFPEEK膜制备的单池电流密度可达66 mA/cm2,电池性能优于相同条件下用Nafion117膜组装的单池(电流密度60 mA/cm2).     

离子液体在质子交换膜中的应用研究进展

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心元件之一,以Nafion为代表的全氟磺酸膜的电导率强烈依赖于水含量,而以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为代表的磺化芳香族聚合物膜电导率依然有需要改善的空间,这些限制了PEMFC进一步的发展.离子液体具有较高的电导率,优异的热稳定性、电化学稳定性,且不挥发,因此可以替代水在高温下作为质子传递介质,应用于传统质子交换膜性能提升的改性,提高膜的质子电导率和使用温度.文章对近年来离子液体在SPEEK、PS、PBI、PI、PVDF、Nafion等树脂中的应用及质子传递机理进行了综述,阐述了应用中存在的问题及对策,并对研究前景进行了展望.     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的和绝缘电子的作用,其性能和寿命直接决定电池的性能和寿命.从膜材料的角度分类,综述了质子交换膜燃料电池用主链含氟聚合物膜、元素有机聚合物膜以及芳香族碳氢化合物膜的特性和研究现状.     

质子导体材料的研究进展

质子导电性固体电解质(简称质子导体)具有广泛的应用前景,近年来成为研究的热点,文中介绍了有关质子导体材料的的研究进展,其中包括有机和无机质子导体材料的发展现状与存在的问题,并展望了质子导体材料的发展前景。     

质子交换膜燃料电池的研究与应用进展

综述了质子交换膜燃料电池的研究及应用状况,并对影响其性能的因素进行了讨论,指出了今后的研究方向.