燃料电池用质子交换膜电渗拖曳的研究进展

质子交换膜的电渗拖曳直接影响燃料电池的水管理和电池系统复杂性。本文对质子交换膜电渗拖曳系数的测量方法进行了综述,并指出了各种方法的优缺点。经比较发现：电渗拖曳池、氢泵、电泳核磁共振法可测量质子交换膜与液态水接触时的电渗拖曳系数,其值一般在2～5;活度梯度法和电泳核磁共振法可测量质子交换膜与气态水接触时的电渗拖曳系数。随着复合质子交换膜的发展,亟需普遍性的测量方法测定复合膜的电渗拖曳系数,为燃料电池模型提供相关的参数,以利于数学模型对质子交换膜的准确描述。     

高温质子交换膜燃料电池机理模型研究进展

建立高温质子交换膜燃料电池的机理模型可以加深对其内部传递现象和反应机理的认识,同时可以预测不同参数下燃料电池的性能,对优化电池的操作条件和结构参数等具有重要的指导意义。对现有的高温质子交换膜燃料电池机理模型进行了评述,分析了基于磷酸掺杂聚苯并咪唑膜(H3PO4/PBI)不同维数的稳态和动态模型及基于其他复合膜模型的优点和不足,并指出了高温质子交换膜燃料电池模型的研究方向。     

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...     

质子交换膜燃料电池用磺化聚醚醚酮膜的研究进展

Nafion膜具有优良的化学稳定性和导电性能,但是它成本高,高温下几乎不导电。本文回顾了Nafion替代膜之一——磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜及SPEEK/离子液体（IL）复合膜的研究进展。介绍了SPEEK制备的两种方法：直接磺化法和磺化单体聚合法,其中直接磺化法工艺简单,但磺化度（DS）≤1.0,反应较难控制;磺化单体聚合法DS可控,但工艺复杂,原料有毒。简述了温度、反应时间、原料配比、磺化单体种类、制膜工艺及溶剂对SPEEK膜性能的影响：直接磺化法中DS与温度成负相关,与反应时间成正相关,与原料配比关系不大;磺化单体聚合法中DS受磺化单体的种类和氟酮与磺化氟酮的比例影响较大。着重介绍了SPEEK/咪唑离子液体复合膜和SPEEK/季铵盐离子液体复合膜的研究现状及应用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）时存在的问题。最后对SPEEK/IL复合膜未来的研究方向进行了展望,即解决燃料电池运行过程中复合膜中离子液体流失及与Pt基催化剂相容性等关键问题,以提高PEMFC的性能。     

磺化聚醚醚酮掺杂叔铵盐类离子液体复合膜的制备及离子液体与Pt/C催化剂的相容性

采用中和法制备了两种叔铵盐类离子液体[（CH₃CH₂）₃NH⁺][HSO₄^-]（简称TEAS）及[（CH₃CH₂）₃NH⁺][H₂PO₄^-]（简称TEAP）,傅里叶红外光谱图表明制备的离子液体为TEAS及TEAP。并将制备的叔铵盐类离子液体掺杂到不同磺化度的磺化聚醚醚酮（简称SPEEK）中,通过溶液浇铸法制备了SPEEK/IL复合膜,对复合膜进行了差示扫描量热（DSC）表征,测试了复合膜中离子液体的流失率及其与Pt/C催化剂的循环伏安（CV）及氧还原（ORR）曲线。SPEEK掺杂叔铵盐类离子液体后,由于叔铵盐离子液体以化学力与SPEEK网状结构中的磺酸基结合,导致复合膜的热稳定性下降,但同时也降低了复合膜中的离子液体流失率。CV及ORR曲线表明,Pt/C催化剂与叔铵盐离子液体电化学窗口相差较小,氧还原活性降低少,两者相容性较好。此类复合膜在质子交换膜燃料电池中具有应用前景。     

高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展

综述了近十几年来高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展及其在高温质子交换膜燃料电池中的应用进展,指出了此类电解质目前存在的亟待解决的两个问题：咪唑类离子液体毒化Pt基催化剂和复合膜中离子液体的长期稳定性。最后对高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的发展前景作了展望,即开发与Pt基催化剂相容的离子液体聚合物电解质以及预防复合膜内离子液体的流失,即提高高温质子交换膜燃料电池的性能及长期稳定性,最终提高高温燃料电池的寿命。