质子陶瓷膜燃料电池电解质材料的研究进展

质子陶瓷膜燃料电池作为固体氧化物燃料电池低温工作的一种有效途径而受到了广泛的关注.本文介绍了以高温质子导体为电解质的质子陶瓷膜燃料电池的进展,指出传统质子陶瓷膜燃料电池较差的化学稳定性是阻碍其发展的重要因素.重点评述了近期化学稳定性好的高温质子导体电解质材料的发展以及新的掺杂体系对于经典BaCeO3基质子导体在化学稳定性、电导率和烧结活性等方面的作用,分析了高温质子导体作为电解质材料在质子陶瓷膜燃料电池发展中存在的问题和发展的方向.     

质子导体燃料电池阴极材料的研究及发展概述

能源危机和环境污染是全世界在可持续发展道路中所面临的难题。固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率和低污染排放,被认为是未来能源经济的基石。其中,以质子导体作为电解质的固体氧化物燃料电池(H-SOFC)由于具有高燃料利用率、高理论电动势、高离子迁移数以及低传导活化能,因而备受关注。然而,与氧离子导体固体氧化物燃料电池(O-SOFC)相比,H-SOFC的材料选择和理论体系还处于初级阶段,尤其是H-SOFC的阴极。在H-SOFC中,氢气在阳极被氧化,形成质子,通过电解质迁移到阴极,而后与氧进行电极反应生成水,其阴极的电极过程比O-SOFC更为复杂。寻找高性能的阴极材料和探索H-SOFC中的阴极反应机理,对于H-SOFC的发展具有重要的意义。围绕质子导体阴极材料的发展进行深入调研,着重阐述和总结了不同传导类型的阴极材料的电化学行为及其反应模型,为H-SOFC阴极材料的发展和应用提供了一种思路。     

我国学者破解燃料电池研发中的关键难题

正著名期刊《科学》10日刊发中国地质大学(武汉)科研团队学术论文,宣布通过半导体异质界面电子态特性,把质子局限在异质界面,设计和构造了具有低迁移势垒的质子通道。该校材料与化学学院吴艳副教授是论文第一作者,据她介绍,燃料电池的洁净、高效、无污染特点越来越受关注。燃料电池技术也是国家能源发展战略的一个重点领域,高离子电导率的电解质开发,是解决目前燃料电池应用的关键。中国地质大学(武汉)燃料电池创新研究团队,一直致力于低温、高性能燃     

燃料电池用质子电解质的研究进展

目前,作为燃料电池的重要部件的质子电解质主要分为有机、有机一无机复合、无机三类.有机质子电解质接近商业化程度,但其价格昂贵,中温导电性差;复合质子电解质是以前者为基础掺杂增湿组分,使燃料电池性能有一定程度的增强;提高工作温度是解决燃料电池中催化荆CO中毒和提高燃料转化效率的有效办法,因此能在中高温环境中工作的无机质子导电材料已成为研究热点之一.     

质子交换膜在燃料电池中的应用

质子交换膜（ＰＥＭ）燃料电池以质子交换膜为电解质，燃料电池的性能强烈地依赖于质子交换膜的特性。本文综述ＰＥＭ电池对质子交换膜的技术要求及该膜的检测和在燃料电池中的应用情况。     

质子交换膜燃料电池关键材料的研究进展EI北大核心CSCD

燃料电池是一种非常有前景的新能源体系。燃料电池不使用热力发动机,利用电极和电解质界面发生的化学反应直接将燃料的化学能转换成电能,反应不受卡诺循环限制,因此,具有高的能量转换效率。在燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)在便携式设备、交通运输以及固定装置领域具有重要的应用前景。然而,目前的PEMFC还存在一些问题,主要包括高成本、功率不足、稳定性差等问题,限制了其大规模商业化应用。这些问题的根本原因在于PEMFC中阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料的成本和性能还不能满足PEMFC商业化的要求。要实现PEMFC的大规模应用,需要开发先进的阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料。针对PEMFC对低成本、高性能先进材料的需求,本文综述了阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料的研究进展以及应用面临的问题,并指出了未来的发展方向:加强铂合金催化剂以及金属-氮-碳(M-N-C)化合物催化剂的规模化制备工艺的探索;制备兼具高质子传导率和优异力学性能的质子交换膜;详细研究改性气体扩散层在不同的工况条件下对PEMFC性能的影响;开发具有优良耐蚀性和导电性的涂层或新型金属材料用于双极板。     

聚合物质子传导电解质膜的研究进展

聚合物质子传导电解质膜(或称质子交换膜)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的电解质和隔膜,其性能在很大程度上决定了PEMFC的性能.本文对目前已商业化的全氟磺酸膜和部分氟化膜以及目前正在大力开发的非氟化质子交换膜的状况及研究进展进行了介绍,并讨论了这些质子交换膜的结构、制备、性能以及它们在燃料电池中的应用.     

新型燃料电池电解质材料的制备及研究

采用溶胶-凝胶法制备燃料电池电解质材料，用Zahner Elektrik IM6e型电化学工作站对所制备的材料进行质子传导性能测试。探讨了原料配比对凝胶时间及质子传导性能的影响。用x射线衍射、DSC-TGA、MAS-NMR等对所制备的电解质材料进行了表征，探讨了其在中温、低湿条件下保持高传导性能的机理。     

多面体低聚倍半硅氧烷在聚合物电解质膜中的应用进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种清洁、高效的氢能源利用手段,是目前人类应对资源短缺、环境污染问题的重要途径,其关键部件质子交换膜(聚合物电解质膜)则是目前研究的热点。多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)纳米粒子由于其热稳定性好、易于功能化等特点近年来应用于改性质子交换膜,显著改善提高了膜材料的力学性能和质子传导等性能而引起了较多关注。文中综述了POSS在燃料电池质子交换膜中的应用进展,重点阐述了POSS的作用机理,为有机/无机复合质子交换膜的研发与应用提供参考。     

燃料电池实现商业化应用的大门正在打开--2005年全球燃料电池应用调查报告

燃料电池是一个将化学能直接转化为电能的电化学系统。依据所用电解质的不同，燃料电池可分为碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）五类。近年来，由于PEMFC中的直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）具有激活速度快，使用的燃料为甲醇，具有储运方便且成本低等优势而倍受青睐，在全球国际大厂积极投入研发推波助澜下，技术进展迅速。     

质子交换膜燃料电池产业化发展探析

正燃料电池技术是一种先进的清洁能源技术,燃料电池能够将燃料的化学能直接转化为电能,伴随高效率、无污染和长寿命等特点~([1])。此外,燃料电池发电是继水力发电、火力发电和核能发电之后的第4类发电技术。燃料电池根据电解质的类型划分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固态氧化物燃料电     

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。     

专利视角下的质子交换膜燃料电池产业分析

正一、概述燃料电池(Fuel Cell,FC)是一种电化学反应装置,将燃料的化学能直接转换为电能,被视为"21世纪最理想的发电装置"之一。燃料电池能量因其转换效率高、发电过程对环境影响小,只要燃料保持供应,就能够连续稳定发电,在分布式电站、电动汽车、舰船潜器、航空航天、移动通信和武器装备等领域具有广阔的应用前景~([1])。燃料电池按电解质性质可分为质子交换膜燃料电     

磺化聚酰亚胺类质子导电材料的研究进展

Nafion等全氟磺酸膜由于寿命长,导电性能优越,迄今仍是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)中性能最为优越的电解质,但其价格昂贵,难以大规模推广应用于民用产品。开发低成本的新型质子交换膜具有十分重要的意义。近年来新型质子交换膜的研究涉及新的离聚物、用于控制形态及保水能力的纳米有机无机复合膜以及碱性聚合物与舍氧酸的复合物等。同时磺化非氟聚合物多年来也一直得到人们的广泛关注。综述了磺化聚酰亚胺用于质子导电材料的研究进展,讨论了各种不同磺化二胺体系的独特优势以及存在的问题。     

Li_(14)Zn(GeO_4)_4基Li~+/H~+共传导中低温电解质

固体氧化物燃料电池技术已历经近150年的发展史,但目前仍在努力步入市场化进程中。过高的工作温度[氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)基800℃]是限制其商业化推广的主要原因,而研发低温电解质是降低其工作温度的关键步骤。本研究通过第一性原理计算,报道了一种中低温(200~600℃)基质子传输电解质Li_(14)Zn(GeO_4)_4(LZG),建立了质子在LZG内传输分子动力学模型。通过理论模拟,提出LZG为中低温基锂离子/质子混合传导电解质,质子经锂离子/质子交换机制,通过LZG内存在的锂离子空位而引入,并模拟了质子与锂离子在锂离子空位的传导机制。进一步通过计算得出,质子在LZG电解质内部以较高的离子迁移系数通过锂离子空位进行传输,并得到不同位点锂离子与质子迁移系数随温度变化曲线。最后给出不同离子在LZG电解质内迁移的电子态密度。本研究为新型电解质的研发提供了理论指导,有益于将固体氧化物燃料电池(SOFCs)工作温度从中高温区(600℃)向中低温区(200~600℃)推进。     

基于Ca(H_2P0_4)_2/H_3PO_4无机复合质子膜的燃料电池的制备

以Ca(H2PO4)2.H2O粉末和H3PO4水溶液合成的无机复合质子膜作为电解质,制备低温燃料电池,评价了无机质子膜的质子传导率以及所制成的燃料电池的输出性能。结果表明,在80℃、70%RH条件下,其质子传导率可以达到3.5×10-2S/cm,所制成的燃料电池在60℃时输出功率达到11.5mW/cm2。     

金属有机骨架材料质子传导的研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)由于其结构多样性、骨架的可修饰性、超高比表面积和孔隙等特点,在质子传导、气体分离和吸附、催化、化学传感和生物医药领域有着独特的优势和广泛的应用。本文综述了近年来金属有机骨架材料在质子传导方面的研究进展,系统地阐述了质子传导的Grotthuss机理和Vehicel机理,并针对两种不同的机理分别总结了提高MOFs质子传导率的方法,对质子传导MOFs的设计具有显著的指导意义。此外,还介绍了质子传导MOFs最重要的应用之一——质子交换膜。质子交换膜由于其高电导率、易成膜以及优良的选择性透过等特点在燃料电池上有巨大的应用潜力。质子交换膜燃料电池的快速发展,可改善对化石燃料高度依赖的能源结构和日益恶化的环境问题。     

标准早期介入燃料电池研究领域推动新技术产业化进程

一、燃料电池技术飞速发展,需要标准研究介入燃料电池是一种电化学的发电装置,将储存在燃料和氧化剂中的化学能,等温地按电化学原理转化为电能的能量转化装置,被认为是21世纪首选的洁净、高效发电技术。燃料电池按其电解质的不同,可分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池及固体氧化物燃料电池等。近十年来,尤以质子交换膜燃料电池(PEM-FC)的发展最快,日益受到各国政府、大公司和科研机构的重视。燃料电池既适宜于集中发电,建造大、中型电站和区域分散电站,也可作各种规格的分散电源、电动车、不依…     

天然粘土矿物材料在质子交换膜中的应用进展

质子交换膜(PEM)作为聚合物电解质燃料电池关键部件直接影响着电池性能,拓宽其运行温度和湿度范围有利于简化燃料电池水、热管理设计,从而促进电池小型化和降低成本。近些年来,开发天然粘土/聚合物复合膜已成为提升传统PEM性能和拓宽其应用温、湿度范围的重要途径之一。天然粘土矿物多为含水层状硅酸盐化合物,特殊的孔、层结构和纳米尺度赋予其较大的比表面积和表面效应,其表面和层间富含的羟基在提高复合膜机械强度的同时固定了传质介质,从而在复合膜中构建新的质子传导通道用以提高膜的性能。从纳米微观多个维度综述了不同类别粘土矿物的结构与性能,以及其在质子交换膜中的研究进展,对天然粘土矿物复合质子交换膜的研究进行了总结与展望。     

中科大:新型纳米线催化剂有望使燃料电池大幅降价

<正>中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心曾杰教授课题组与湖南大学黄宏文教授合作,研制出一种兼具优异的催化活性和稳定性的质子交换膜燃料电池阴极催化剂。质子交换膜燃料电池具有零排放、能量效率高、功率可调等优点,是未来电动汽车中最理想的驱动电源。但质子交换膜燃料电池的阴极端氧还原反应的动力学十分缓慢,需要