直接甲醇燃料电池用磷钨酸/二氧化硅/磺化聚醚醚酮复合膜

以二氧化硅和磷钨酸改性磺化聚芳醚酮,制得一种新型磺化聚醚醚酮复合膜.采用隔膜扩散方法测定复合膜的甲醇透过系数,结果表明,磷钨酸/二氧化硅/磺化聚醚醚酮复合膜的阻醇性能优于Nafion115;利用交流阻抗法测定了复合表面膜垂直方向的电导率,结果表明,复合膜的质子导电性略低于Nafion115,但复合膜的质子导电性能随着温度的提高有所增加;根据Arrhenius方程,计算出了复合膜的甲醇和质子迁移活化能.由于复合膜具有良好质子传导性能和阻醇性能,可作为直接甲醇燃料电池的质子交换膜.     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展

直接甲醇燃料电池具有较高的能量转化率,但其研究中最主要的问题之一是低温下甲醇在阳极上的电催化活性不高,需要制备具有较高活性的催化剂.介绍了Pt基阳极催化剂的合成方法、表征方法,以及阳极催化剂的发展趋势.     

特种Nafion溶液制备及其在PEMFC中的应用研究

Nafion溶液在燃料电池、电极修饰、电化学分析、电化学催化等领域具有广泛用途。采用特种高沸点溶剂,获得了溶铸性能优良Nafion的溶液。比较溶铸Nafion膜与原始Nafion膜的IR光谱可以看出,Nafion溶液制备方法未对Nafion膜的化学组成与分子结构产生影响,但溶铸膜的分子排列更加规整有序。将该溶液在PEMFC中应用,其性能优于目前的商品水-醇体系Nafion溶液。     

质子交换膜燃料电池催化层电流形成途径的单电池研究

利用特殊设计的三电极单电池测量系统,研究了具有"双层结构催化层"中电流的形成途径和动力学."双层结构催化层"通过在正常的"Pt/C+Nafion"催化层与扩散层碳纸之间引入一薄层Pt黑或Pt/C形成.循环伏安测量表明,尽管外加催化层中不含电解质组分,但其中的催化剂仍然可以参与电流的形成,并且外加层中的催化剂的利用率与气体湿度密切相关.初步的研究结果表明,未与Nafion膜直接接触的催化剂主要通过反应物的吸附以及吸附物种表面扩散过程参与燃料电池反应.     

PEMFC膜电极制作工艺的研究

提出了新的膜电极结构模式——双网络Nafion被覆膜电极。该模型的催化剂由具有高气体扩散率的薄层Nafion被覆Pt/C催化剂网络与具有高质子传导率的厚层Nafion被覆碳黑电解质网络互联套构而成。通过优化PEMFC膜电极制作工艺条件,制得了活性面积5cm2,Pt载量0.1mg/cm2的双网络膜电极。     

多孔PTFE膜基体厚度对复合质子交换膜性能的影响

以不同厚度PTFE多孔膜为基体,制备了Nafion/PTFE复合质子交换膜.SEM表明采用Nafion树脂充分填充到PTFE多孔膜中为基体,通过拉伸和溶涨实验比较了不同厚度PTFE多孔膜基体制备的复合膜的物理性能差异.电化学和单电池测试表明,PTFE多孔膜厚度为15μm时,制备的复合膜性能最好,在600 mA/cm2时输出电压为0.664 V,优于同条件下的美国杜邦的Nafion111膜.     

Pt-Ni/Nafion膜电致动材料的制备及性能研究

采用渗透还原法制备了 Pt- Ni/ Nafion离子交换膜复合材料 ,还原出来的 Pt在 Nafion膜表面形成颗粒膜 ,在膜内部呈梯度分散 ;在 Pt颗粒膜外表面化学镀沉积 Ni作为电极层。在交变电场作用下 ,Pt- Ni/ Nafion离子交换膜复合材料的偏转角可达 2 5°。对影响复合材料的电致动性能的因素进行了分析 ,结果表明复合材料的变形幅度随电压上升而增大 ,当电场强弱频率变化较低时复合材料的形变较大 ;复合材料的电动性能还与其厚度有关 ,随着复合材料厚度 h的增加 ,顶端产生的应力δ与其成指数关系上升 ,δ与 h之间存在近似函数关系δ=3.96× 10 - 6 × h3。     

PtRu/C和PtNi/C催化剂合成及其对甲醇氧化的电催化性能

采用微波多元醇法合成PtRu/C和PtNi/C催化剂,利用透射电镜（TEM）和X-射线衍射仪（XRD）对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.结果表明,在催化剂中PtRu和PtNi合金纳米粒子的平均粒径分别为2.7和3.0 nm,粒径均匀,并高度均匀地分散在碳载体上.电化学测试结果表明,与Pt/C催化剂相比,PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇的电化学氧化具有更低的起始电位和更稳定的极化电流,说明PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇氧化具有更稳定的电催化性能和更好的抗CO中毒性能.这是由于合金催化剂中的Ru和Ni可以在较低的电位下与其表面吸附水形成含氧物种,使Pt表面吸附的CO等中间物氧化为CO2,避免了催化剂的CO中毒.     

聚苯并咪唑/两性离子修饰氧化石墨烯复合质子交换膜的制备与表征

合成了两性离子修饰的氧化石墨烯（ZC-GO）,以聚苯并咪唑（PBI）为基体,ZC-GO为质子载体制备了PBI/ZC-GO复合质子交换膜,由于对氧化石墨烯（GO）表面进行了修饰,使得改性石墨烯形成了疏水-亲水结构.测试了复合膜的FT-IR、SEM、吸水率、离子交换容量和质子电导率等性能.结果表明：该质子交换膜具有良好的热稳定性和较高的电导率,在100％相对湿度,80℃时,复合膜（ZC-GO含量为10％）的电导率达到2.2×10-2 S/cm.与纯的PBI膜相比,PBI/ZC-GO复合膜的吸水能力显著提高;其甲醇渗透率为（3.16～7.23）×10-7 cm2/s,虽然与纯PBI膜相比稍有增加,但仍大大低于Nafion膜的甲醇渗透率,有望应用于直接甲醇燃料电池中.     

微型直接甲醇燃料电池的研究进展

为了更好地理解快速发展的微型直接甲醇燃料电池技术,分析了消费市场和国防系统对小体积、高性能的便携式电源的需求,总结了微型直接甲醇燃料电池技术的发展现状.微型直接甲醇燃料电池利用微机械加工技术制作,在笔记本电脑、手机、单兵系统、弹药引信等领域有广阔应用前景,因为它具有体积小、质量轻、能量密度高、环境友好等优点.但同时也因为微小尺寸效应,微型直接甲醇燃料电池中也存在产物管理、制造方法、膜电极制备、燃料供给等方面的技术难题.对目前微型直接甲醇燃料电池的研究状况进行深入调研,分析了影响燃料电池输出性能的关键因素,指出了微型直接甲醇燃料电池面向未来应用的发展趋势和所需要解决的技术挑战.     

Synthesis of Platinum Nanoparticles Modified with Nation and the Application in PEM Fuel Cell

Nation modified Pt nano-particles with size about 4nm were synthesized. The modified particles were absorbed on the surface of carbon nanotubes and used as electro-catalysts for proton exchange membrane fuel cell. Due to the plentiful proton channels provided by the modifying Nation ionomers, the single fuel cell with the modified Pt catalyst has a promised performance . The output was 0.282 W/cm^2 with Pt loading of 0.1 mg/cm^2 ,better than that of unmodified one, which was 0.273 W/cm^2 with Pt loading of 0.1mg/cm^2 .     

Preparation and properties of composite membrane of bisphenol A-based sulfonated poly（arylene ether sulfone）and phosphotungstic acid for proton exchange membranes

A series of bi A-SPAES(Ds=0.4)/phosphotungstic acid(PWA/bi A-SPAES)composite membranes with various contents of PWA were prepared and characterized by FT-IR.Scanning electron microscopy(SEM)images indicated the PWA were well dispersed within polymer matrix.These composite membranes were evaluated for proton exchange membranes(PEM)in direct methanol fuel cell(DMFC).These membranes showed good thermal stability.It was found that the water uptake of these membranes increased with the increase of the PWA content in the hybrid membranes.Meanwhile,the introduction of inorganic particles increased both the proton conductivity and the methanol permeability.The proton conductivities of composite membranes were increased from 0.017 S/cm to 0.045 S/cm at 20 ℃ and from 0.054 S/cm to 0.093 S/cm at 100 ℃ with the increase of PWA content from 0 to 50 %.Especially,all the methanol diffusion coefficients(4.20×10-8-1.05×10-7cm2/s)of bi A-SPAES/PWA hybrid membranes are much lower than that of Nafion 117 membrane(2.1×10-6 cm2/s).Bi A-SPAES/PWA hybrid membranes were therefore proposed as candidates of material for PEM in DMFC.     

Composite Polymer Electrolyte Membranes based on Nafion and Modified PVDF Electrospun Nanofiber Mats

We fabricated the nanofiber composite membranes by impregnating Nafion into the modified polyvinylidene fluoride(PVDF) electrospinning nanofiber mat for proton exchange membrane fuel cells applications.The hydrophobic PVDF nanofibers mat became to the hydrophilic state by alkali treatment for the full embedding of Nafion into the PVDF network.The fabricated composite membranes exhibit significantly enhanced thermal stabilities,swelling resistance,and observably improved mechanical property compared to the pristine Nafion membrane.When the content of PVDF nanofiber mat is 15.1wt% in the membrane,the proton conductivity of the nanofiber composite membrane is nearly equal to that of pristine Nafion membrane with the same condition.The experimental results show that the prepared composite membrane can be used as a promising polyelectrolyte membrane for fuel cell applications.     

硼改性对纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯的影响

采用浸溃法制备了一系列不同硼含量的改性纳米HZSM-5分子筛催化剂。利用X射线衍射、氮气吸附／脱附和氨-程序升温脱附技术对硼改性前后纳米HZSM-5分子筛催化剂的结构和酸性进行了表征,并在常压、500℃和甲醇空速为1．0／h的反应条件下,在连续流动固定床微型反应器上考察了其催化甲醇制丙烯反应的性能。结果表明,随硼含量的增加,改性纳米HZSM-5分子筛的比表面积和孔容均减小,酸强度降低,强酸量减少,弱酸量先减少后增加,从而使丙烯选择性不断提高和催化剂的稳定性先提高后降低。     

甲醇对点燃式发动机燃烧和性能的影响

在一台配有双燃料化油器的单缸点燃式发动机上进行了不同甲醇、汽油混合比的燃烧特性研究。实验表明,当燃料中的甲醇比例增加后,尤其是在稀混合气条件下,发动机的着火延迟期缩短,循环变动率明显减少,发动机的性能提高。当甲醇比例超过５０％后,燃烧特性与纯甲醇相近。     

甲醇合成工艺新进展

介绍了国内外关于甲醇合成反应过程研究进展,包括液相合成过程、流向变化强制周期反应过程、流化床反应过程、膜反应、二氧化碳加氢法、超临界合成反应器、甲烷一步法氧化合成甲醇等技术,简评了各自的优缺点;并指出为了降低我国甲醇装置的生产成本,增强国际竞争力,积极研究甲醇合成的反应过程的重要性.     

Nafion/Silicon Oxide Composite Membrane for High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell

Nafion/Silicon oxide composite membranes were produced via in situ sol-gel reaction of tetraethylorthosilicate （TEOS） in Nafion membranes. The physicochemical properties of the membranes were studied by FT-IR,TG-DSC and tensile strength. The results show that the silicon oxide is compatible with the Nation membrane and the thermo stability of Nation/Silicon oxide composite membrane is higher than that of Nation membrane. Furthermore, the tensile strength of Nation/Silicon oxide composite membrane is similar to that of the Nation membrane. The proton conductivity of Nation/Silicon oxide composite membrane is higher than that of Nation membrane. When the Nation/Silicon oxide composite membrane was employed as an electrolyte in H2/O2 PEMFC, a higher current density value （1 000 mA/cm^2 at 0.38 V） than that of the Nafion1135 membrane （100 mA/cm^2 at 0.04 V） was obtained at 110 ℃.     

甲醇机燃烧过程的研究

为了使甲醇机的经济性、动力性和循环变动获得进一步改善,笔者对甲醇机的燃烧过程进行了全面试验研究,并与汽油机进行了对比。本文仅就其点燃式甲醇机试验结果进行了分析、论述。试验结果表明:甲醇机的经济性、动力性比汽油机好,燃烧过程的循环变动远远小于汽油机。