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。     

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.     

SGO/SPEEK同轴电纺纤维质子交换膜的制备

以磺化聚醚醚酮(SPEEK)和磺化氧化石墨烯(SGO)为基材,提出同轴静电纺丝法制备SGO/SPEEK核壳纤维,再经堵孔进一步制备了同轴纺膜.聚合物纤维化和SGO无机掺杂有效地提高了膜的耐溶胀性.同轴纺丝进一步将SGO限域在SPEEK纤维内核中,提高了有机-无机相容性.另外,SGO/SPEEK同轴纤维中形成的长程连通质子传导通道,也可提高膜的质子传导能力.研究结果表明,在80℃时,同轴纺膜的溶胀度仅为共混浇铸膜的23%,说明纳米纤维核壳结构可以有效地抑制膜溶胀;同轴纺膜的质子传导率可达166 mS/cm,拉伸强度达62.7 MPa,单电池开路电压达到1.004 V,均优于单轴纺膜和共混浇铸膜.     

燃料电池用质子交换膜的研究开发

质子交换膜作为燃料电池的关键材料之一,对新型膜材料及其性能的研究工作受到了越来越广泛的重视,本文综述了质子交换膜技术的现状及发展趋势,重点阐述了实用的全氟磺酸膜以及适合于中温PEMFC的耐热型质子交换膜的性能要求及发展趋势.     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

对燃料电池用质子交换膜的研究进展进行了简要的概述,特别是从膜材料角度分类．较详细的介绍了全氟化质子交换膜,部分氟化质子交换膜,接枝、交联、共混型质子交换膜等的特性及最新的研究状况,并对其发展前景进行了探讨．     

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.     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

介绍了各种新型质子交换膜(PEM)的研究开发状况,阐述了对全氟磺酸树脂膜改性的研究进展,并对质子交换膜的研究方向和趋势进行了预测.     

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。     

SPEEK/PVP质子交换膜的制备研究

采用氯磺酸(Cl-SO3H)作磺化剂,合成了磺化聚醚醚酮(SPEEK);并通过不同分子量、掺量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP),测试了SPEEK膜的基本性能,并进行了SPEEK/PVP共混膜材的制备研究.采用傅立叶红外(FT-IR)、热重(TG)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(EIS)以及干湿称重法、芬顿法等,测试分析了PVP的分子量及掺量对SPEEK膜的热稳定性、形貌结构、尺寸稳定性、抗氧化性,以及质子传导性能的影响.结果表明:SPEEK/PVP(质量比为1∶1)共混膜具有较好的热稳定性,表面光滑,更加致密,溶胀度仅为13.34%,抗氧化稳定性可达2.06%,电导率达0.06S/cm,显著优于SPEEK膜.     

燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜的研究

通过浓硫酸磺化法制备了具有不同磺化程度的磺化聚醚醚酮(SPEEK),并对此种质子交换膜进行了物化性能和H2／O2质子交换膜燃料电池性能研究,实验结果表明,SPEEK膜具有较理想的力学稳定性和气体渗透率,它的微观结构和质子传导性能与Nafion膜有所不同,经过其H2／O2质子交换膜燃料电池的性能研究,SPEEK膜能够保证电池在200h内稳定运行,有希望成为PEMFC用质子交换膜材料。     

燃料电池用含氟质子交换膜的研究现状

简要介绍了燃料电池的定义、分类及其特点.介绍了全氟磺酸质子交换膜中质子传输机理,按质子交换膜材料的不同,分类回顾了近年来全氟磺酸质子交换膜、部分含氟质子交换膜等领域的研究进展,并展望了今后的研究趋势.     

燃料电池用新型质子交换膜的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效、清洁、高能量密度和高功率密度等诸多优点正引起人们越来越多的关注和研究．目前,质子交换膜是制约PEMFC技术应用的一个主要问题．为此,开发性能良好、成本经济的新型质子交换膜是一项很有意义的工作、综述了近几年国内外在新型质子交换膜(包括全氟磺酸膜、部分含氟磺酸膜、非氟质子交换膜)方面的研究进展．     

燃料电池用高温质子交换膜的研究进展

燃料电池是一种高效的清洁能源技术,可缓解当今社会面临的能源和环境问题。质子交换膜燃料电池是一种重要的燃料电池类型,质子交换膜是其关键组件,起到传导质子、隔绝电子和阴阳两极的反应物的作用。质子交换膜燃料电池在低温下存在许多难以解决的问题,升高工作温度可以解决这些问题。因此需要开发高温低湿度下工作的膜材料。本文综述了高温质子交换膜的主要类型、制备与改性方法和质子传导机制,指出质子导体掺杂的聚苯并咪唑(PBI)类膜材料在高温低湿度下作为质子交换膜适用的巨大潜力,并探讨了复合PBI高温质子交换膜的制备、掺杂的质子导体类型和性能提升方法。最后本文归纳了高温质子交换膜面临的挑战,并指出了该类材料未来的研究方向,如设计合成新型质子导体、改善PBI抗氧化稳定性、调控膜微观结构来提升性能和开发新型聚合物电解质。     

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．     

燃料电池用复合质子交换膜的研究进展

针对全氟磺酸质子交换膜成本过高的问题,主要通过制备低成本、高性能的无氟质子交换膜来解决;针对质子交换膜在温度高于100℃时,其质子电导率急剧下降的问题,主要通过制备聚合物/无机颗粒复合质子交换膜来解决.本文对聚合物/无机颗粒复合质子交换膜的国内外研究现状进行了综述,重点介绍了无氟聚合物/无机颗粒复合质子交换膜的制备方法及其性能特点,并对今后的发展方向进行了展望.     

基于壳聚糖的燃料电池用质子交换膜研究进展

壳聚糖是一种天然的聚电解质材料,具有成膜性能好、节能环保、电导率高和成本低廉等优点,因此被广泛应用在燃料电池用质子交换膜的领域。简要介绍了基于壳聚糖质子交换膜的研究现状,并展望了发展前景。     

质子交换膜燃料电池用炭纸的制备

以改性酚醛树脂为粘合剂,炭纤维纸为坯体,通过浸渍、模压固化、炭化、石墨化工艺制得质子交换膜燃料电池气体扩散层用炭纸,表征了炭纸的基本性能并与东丽炭纸的相关性能进行了对比。结果表明,自制炭纸的厚度为0.189mm,密度为0.446g/cm3,均与东丽炭纸相近;孔隙率为83%,比东丽炭纸提高18.6%;体电阻率为3.35mΩ.cm,面电阻率为3.86mΩ.cm,分别比东丽炭纸减小了25.9%和39.7%;压差为88.2Pa时透气率达5100mL.mm/(cm2.h.mmAq),比东丽炭纸提高了41.67%;抗拉强度为29.98MPa,比东丽炭纸提高约16.5%;与东丽炭纸相比,自制炭纸的电压输出性能略有下降但不明显。     

中温燃料电池用质子交换膜的研究进展

Nafion(R) 等全氟磺酸膜由于寿命长,导电性能优越,长久以来一直应用于质子交换膜燃料电池中,但其价格昂贵,甲醇阻隔性能差,工作温度高于100℃后,导电性随着水的挥发流失而迅速下降.而解决燃料电池中催化剂一氧化碳中毒和提高燃料转化效率的有效办法是提高工作温度.能在中高温环境中工作的质子导电材料已成为研究热点之一.综述了近年来应用于中温质子交换膜燃料电池中质子导电膜的研究进展,并评述了非水体系和高温水汽体系.     

高温质子交换膜燃料电池用聚合物膜材料研究进展

介绍了近年来高温质子交换膜燃料电池用聚合物电解质膜材料的发展现状和研究进展。在磺酸膜的改性方面,包括添加亲水性无机粒子和添加非水传导介质两类;在磷酸掺杂膜方面,包括磷酸掺杂聚苯并咪唑和磷酸掺杂聚芳醚类聚合物两类。