磺化皂土改性直接甲醇燃料电池用Nafion膜

以磺化皂土和正硅酸乙酯(TEOS)为掺杂物,采用溶胶-凝胶法掺杂改性Nafion 212膜,并制成膜电极组件(MEA)。通过计时电流、交流阻抗等测试,研究了Nafion 212膜改性前后的甲醇渗透系数、质子电导率及电池功率密度等。改性后的Nafion 212膜,甲醇渗透系数比改性前降低了86%,质子导电率达到69.6 mS/cm;单体电池性能和甲醇渗透电流测试发现:改性膜制备的MEA的甲醇渗透电流密度在30℃和55℃时分别比改性前降低67.7 mA/cm2和61.5 mA/cm2。     

燃料电池用WO3/PFSA复合膜的制备及研究

用具有溢氢效应的三氧化钨(WO3)对全氟磺酸聚合物电解质膜(PFSA)改性,制备了一系列WO3/PFSA复合膜。对制备的复合膜进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)测试,结果表明复合膜的表面均匀而致密,W元素分布在整个膜中。热重实验表明复合膜的热稳定性能提高了。复合膜具有明显的阻醇作用,并随膜中WO3含量的增加阻醇性能增强。质子电导率的测试结果表明,在非极化状态下复合膜的质子电导率和Nafion誖112膜相比有所降低。     

Nafion/海泡石离子凝胶复合膜的制备与性能

超临界CO2辅助制备了1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([BMIm][TfO])离子液体填充海泡石纳米棒的一维离子凝胶(IL@SNR),其与Nafion溶液共混后浇铸制得适应低湿度环境用复合质子交换膜。结果表明：加入适量IL@SNR的复合膜表面平整,力学性能、吸水性和质子传导性均得到提升;当IL@SNR含量为2%(质量分数）时,复合膜断裂强度、吸水率和80℃、80%相对湿度条件下质子传导率分别比同等条件下Nafion 212膜高出89.8%、73.2%和91.6%,基于该复合膜的单电池65℃下功率密度峰值(0.703 W/cm2)比Nafion 212膜单电池高出32.9%。该研究表明离子凝胶改性Nafion复合膜具有质子交换膜燃料电池宽松湿度环境应用的良好前景。     

磺化聚醚醚酮/Nafion复合质子交换膜的制备及性能

以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为原料,采用静电纺丝技术制备了SPEEK/Nafion复合膜(SP/NF),并采用热喷涂法在SP/NF膜上喷涂Nafion溶液制备了SPEEK/Nafion/Nafion复合膜(SP/NF/NF)。通过扫描电镜测试及红外光谱测试等方法对膜的物理结构进行了表征,同时测试了膜的吸水率、离子交换容量及质子传导率,并将复合膜组装成单电池测试了电池性能。结果表明,SP/NF/NF复合膜的质子传导率及单电池测试的最高功率密度均高于Nafion 212膜,且复合膜的成本低于Nafion膜,显示了其作为质子交换膜应用于燃料电池系统的潜能。     

PEMFC Nafion(R)膜内电渗系数和质子电导率的研究

介绍了一种基于氢泵原理在近似于质子交换膜燃料电池工作条件下测量Nafion(R)117膜的电渗系数和质子电导率的新方法,研究了用液态水平衡的Nafion(R) 117膜在不同温度和水含量下的电渗系数和电导率.结果表明:在20℃到90℃的温度范围内,水含量等于22.5的膜其电渗系数和质子电导率随着温度的增加而增加;25℃时膜的电渗系数和电导率随着膜中水含量的减少而减小.并结合膜的簇网模型和质子传导机理对结果进行了解释.     

质子交换膜燃料电池用 Nafion/SiO2复合膜

采用溶胶-凝胶法以TEOS(正硅酸乙酯)和商业化的Nafion115膜为原料制备了Nafion115/SiO2复合膜。在Nafion膜的酸性介质中,TEOS水解聚合得到SiO2以及含有羟基和乙氧基的硅烷混合物,从而形成Nafion115/SiO2复合膜。将Nafion115/SiO2复合膜与电极组装成MEA,在110℃和130℃的电池温度下评价电池性能。在电池温度为130℃、操作压力为0.25MPa、电池电压为0.7V时,使用Nafion115/SiO2复合膜得到的电流密度是使用Nafion115膜电流密度的1.9倍。     

直接甲醇燃料电池膜电极电化学性能影响因素

研究了温度、Nafion膜类型、甲醇浓度和甲醇流量对直接甲醇燃料电池 (DMFC)膜电极 (MEA )电化学性能的影响。甲醇流量的改变几乎不影响膜电极性能 ,而温度、Nafion膜类型和甲醇浓度对膜电极电化学性能有明显影响。在阴极为常压空气的条件下 ,本实验得到的MEA的最佳运行参数为 :t=60℃ ,聚合物电解质为Nafion 117膜 ,甲醇浓度为 1mol/L ,甲醇流量为 1ml/min或 6ml/min。     

工作条件对钛网基MEA性能的影响

为研究工作条件对钛网基MEA性能的影响,以钛网作为电极支撑体材料,以Nafion117作为质子交换膜,以PtRu/XC-72R作为阳极催化剂,以Pt/XC-72R作为阴极催化剂,采用滴涂的方法制备了钛网基MEA阳极和阴极。采用成型温度为135℃,成型压力为5 MPa,保压时间为180 s的条件热压制备钛网基MEA并在工作条件进行测试,研究结果表明:(1)无论是在室温25℃条件下还是在高温60℃条件下,阴极氧化剂采用0.1 MPa的100 mL/min氧气的功率密度峰值均高于采用自呼吸空气的功率密度峰值;(2)无论是在室温25℃条件下,还是在高温60℃条件下,无论阴极氧化剂为自呼吸空气,还是0.1 MPa的100 mL/min氧气,电解液中的甲醇浓度对钛网基MEA的影响呈现了一致性,即当甲醇浓度从0.5 mol/L变大到1.0 mol/L时,钛网基MEA的功率密度峰值是增大的,当甲醇浓度从1.0 mol/L经过1.5mol/L增大到2.0 mol/L时,钛网基MEA的功率密度峰值逐渐减小;(3)当工作温度从25℃逐渐增大到80℃,钛网基MEA的功率密度峰值从5.19 mW/cm2逐渐增大到17.10 mW/cm2。     

Nafion212/SiO2复合膜水的表观扩散系数研究

通过在线溶胶-凝胶法制备了不同SiO2含量的Nafion212/SiO2复合膜,测量了Nafion212膜及不同SiO2含量的Nafion212/SiO2复合膜的水平衡吸附值,通过稳态渗透法测量了不同干空气流速和温度下透过Nafion212膜及不同SiO2含量的Nafion212/SiO2复合膜的水的通量.结果表明,随...     

DMFC用膜电极组件的结构及性能

使用加热喷涂技术代替传统室温喷涂法制备立体化层,将立体化层引入直接甲醇燃料电池(DMFC)用膜电极组件(MEA)的结构中,优化立体化层中的Nafion载量,以增大催化层和质子交换膜之间的结合力,减少缝隙,进而降低电池内阻和物料传质阻抗.交流阻抗谱(EIS)和极化曲线证明:立体化层Nafion离子聚合物的最佳载量为0.6 mg/cm2;立体化处理的MEA较传统MEA的功率密度峰值提高19.46％;加热立体化技术将电池性能在55 ℃下提高到151.2 mW/cm2,机理是在进一步降低电池欧姆阻抗的同时,增大了催化层的活性面积.