Synthesis,thermal properties,conductivity and lifetime of proton conductors based on nanocrystalline cellulose surface-functionalized with triazole and imidazole

A new proton conductor based on 1H-1,2,3-triazole doped nanocrystalline cellulose (2.66 CNC-Tri) has been synthesized for possible use as an electrolyte in proton exchange membrane (PEM) cells. The physicochemical properties of 2.66 CNC-Tri were determined and compared with those of imidazole-doped nanocrystalline (1.17 CNC-Im) and pure nanocrystalline cellulose (CNC). The composites were obtained in the form of a film and their synthesis proceeded under vacuum. The maximum conductivity of 2.66 CNC-Tri was measured to be 0.1 × 10⁻⁴ S/m at 175 °C and that of 1.17 CNC-Im to be 1.6 × 10⁻² S/m at 155 °C, in the anhydrous state. The composite 2.66 CNC-Tri, compared to 1.17 CNC-Im, has much better thermal properties manifested as stability of the matrix and durability of the heterocyclic molecule. The lifetimes of 2.66 CNC-Tri fulfills the requirements of the U.S. Department of Energy for the minimum lifetimes of a PEM based fuel cell for cars.     

Precise Molecular Sieving Architectures with Janus Pathways for Both Polar and Nonpolar Molecules

Precise molecular sieving architectures with Janus superhighways are constructed via a molecularly engineered interfacial reaction between cyclodextrin (CD) and trimesoyl chloride (TMC). Interestingly, the CD/TMC nanofilms constructed with both hydrophobic inner cavities and hydrophilic channels exhibit exceptionally high permeances for both polar and nonpolar solvents. The precise molecular sieving functions are determined by the type of CD building blocks and the inner cavities of intrinsic 3D hollow bowls. Positron annihilation spectroscopy (PAS) confirms that a larger inner CD cavity tends to generate a larger free volume and higher microporosity. Based on the rejection ratio of various dyes, the estimated molecular weight cutoff of CD/TMC nanofilms follows the trend of α‐CD/TMC (320 Da) <β‐CD/TMC (400 Da) <γ‐CD/TMC (550 Da), which is in strict accordance with the orders of their free volumes measured by PAS and inner cavity sizes of α‐CD <β‐CD <γ‐CD. This kind of novel CD/TMC molecular sieving membrane with intrinsic microporosity containing tunable pore size and sharp pore‐size distribution can effectively discriminate molecules with different 3D sizes.     

ZSM-5沸石膜用于生物油的脱水分离及其再生过程研究

在水热条件下通过无模板剂法合成了连续的ZSM-5沸石膜，并将其用于生物油的渗透汽化以进行高效脱水分离。ZSM-5沸石膜在强酸性、多组分的生物油体系中保持了很好的化学稳定性和优异的分离选择性，但在分离过程中面临着较强的膜污染问题，导致了膜通量的大幅下降。ZSM-5沸石膜的再生研究表明，膜的渗透通量随着再生温度的升高而逐渐提高。当再生温度为220℃时，ZSM-5沸石膜的渗透通量可以恢复至初始的88%。再生的机理研究表明，ZSM-5沸石膜中大量的晶内孔在生物油体系中极易被污染，从而导致渗透通量迅速下降；而相对较大的晶间孔却难以被完全堵塞，水分子在被污染的ZSM-5沸石膜中主要通过晶间孔进行渗透。上述结果表明，通过合理调控ZSM-5沸石膜的晶间孔的数量和尺寸大小可有效提升ZSM-5沸石膜在生物油中的渗透汽化脱水分离性能。     

氧化石墨烯杂化分子印迹复合膜制备及性能研究

采用改进的Hummers法，通过冷冻干燥制备了氧化石墨烯(GO)。以辛弗林盐酸盐为模板分子，水溶性的丙烯酰胺为功能单体，离子液体(溴代1-丁基-3-甲基咪唑)为致孔剂，把GO加入聚合液中，制备了GO杂化的分子印迹复合膜(GO-MIM)。利用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射和红外光谱等方法对GO及GO-MIM进行了表征。通过将分子印迹膜技术与GO相结合，明显提高了分子印迹膜的力学性能。吸附及渗透实验表明，GO-MIM可在纯水溶剂体系，对辛弗林盐酸盐具有很好的选择性吸附能力和优先透过能力，体现了明显的分子印迹效果。     

硫酸根对离子膜电解工艺影响及处理

离子膜电解工艺中,硫酸根的影响有:硫酸根易与钙离子结合,降低氯气纯度,降低电解槽电流效率。提出去除硫酸根的方法有:钡法,钙法,碳酸钡法,树脂吸附法,膜法,以及膜法+冷冻结晶法。     

新型纳米平板陶瓷膜在纸箱生产废水回用中的工程应用

采用混凝沉淀+水解酸化+MBR+活性炭吸附组合工艺来回用纸箱厂废水。MBR膜采用的是新型纳米平板陶瓷膜。介绍了各处理段的工艺特点、构筑物的设计尺寸、设备选型等,并对新型纳米平板陶瓷膜的清洗进行了介绍。系统运行一年,出水水质稳定,优于≤城市污水再生利用城市杂用水水质≥GB/T 18920-2002表1中的城市绿化排放标准,即BOD5≤20 g/L,浊度≤10 NTU,色度≤30,并分析了本工程的处理成本及所产生的经济效益。     

HF刻蚀工艺对AZ91D镁合金疏水膜性能的影响

为了改善AZ91D镁合金表面疏水膜的疏水性,对以HF和N^MoOq为主要成分的刻蚀液进行了研究。通过改变刻蚀温度、刻蚀时间、HF的浓度及Na2MoO4的质量浓度,确定了最佳的刻蚀工艺条件为:HF 0.10 mol/L,Na2MoO41.00 g/L,1525°C,90 so实验结果表明:使用HF刻蚀液可以在镁合金表面形成理想的微纳结构。通过刻蚀构建的微纳结构可以明显提高疏水膜的疏水性。     

高温车用燃料电池的发展及现状综述

燃料电池车以其能量转化效率高、绿色环保、噪音低等优点，被认为是替代传统化石能源汽车最有前景的新能源汽车。目前车用燃料电池的工作温度一般都低于80℃，低温的工作环境使其面临着诸多问题，如复杂的水管理和CO中毒等。通过提高质子交换膜燃料电池（PEMFC）的工作温度可以缓解这些问题，提高燃料电池的性能。然而，高温的工作环境也会对燃料电池带来诸多挑战，如膜脱水、催化剂团聚、冷启动速度缓慢等。要促进高温（90～120℃）车用燃料电池的快速发展，需要对其问题及解决方法进行分析。本文从电堆比功率、膜电极、双极板、进气方式、加湿方式等方面，介绍燃料电池的发展现状及存在的问题，包括Nafion膜和催化剂的热稳定问题、双极板的耐腐蚀问题、流道的气体分配问题、进气方式和加湿方式的优化以及冷启动问题。指出通过掺杂亲水性氧化物改善Nafion膜的高温性能；将Pt合金化及采用介孔炭提高催化剂的稳定性和电化学活性；镀层不锈钢金属双极板可以增强耐腐蚀性；3D流场等新型流场结构及提高进气温度、速度可以提高气体的均匀性；采用自增湿方式可以简化电堆结构等解决方法，以期对燃料电池车的进一步发展起到引导作用。