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相似文献
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1.
A series of free‐standing hybrid anion‐exchange membranes were prepared by blending brominated poly(2,6‐dimethyl‐1,4‐phenylene oxide) (BPPO) with poly(vinylbenzyl chloride‐co‐γ‐methacryloxypropyl trimethoxy silane) (poly(VBC‐co‐γ‐MPS)). Apart from a good compatibility between organic and inorganic phases, the hybrid membranes had a water uptake of 32.4–51.8%, tensile strength around 30 MPa, and Td temperature at 5% weight loss around 243–261°C. As compared with the membrane prepared from poly (VBC‐co‐γ‐MPS), the hybrid membranes exhibited much better flexibility, and larger ion‐exchange capacity (2.19–2.27 mmol g?1) and hydroxyl (OH?) conductivity (0.0067–0.012 S cm?1). In particular, the hybrid membranes with 60–75 wt % BPPO had the optimum water uptake, miscibility between components, and OH? conductivity, and were promising for application in fuel cells. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012  相似文献   

2.
Proton exchange membrane fuel cells are one of the most promising technologies for sustainable power generation in the future. In particular, high‐temperature proton exchange membrane fuel cells (HT‐PEMFCs) offer several advantages such as increased kinetics, reduced catalyst poisoning and better heat management. One of the essential components of a HT‐PEMFC is the proton exchange membrane, which has to possess good proton conductivity as well as stability and durability at the required operating temperatures. Amongst the various membrane candidates, phosphoric acid‐impregnated polybenzimidazole‐type polymer membranes (PBI/PA) are considered the most mature and some of the most promising, providing the necessary characteristics for good performance in HT‐PEMFCs. This review aims to examine the recent advances made in the understanding and fabrication of PBI/PA membranes, and offers a perspective on the future and prospects of deployment of this technology in the fuel cell market. © 2014 Society of Chemical Industry  相似文献   

3.
Sulfonated poly(ether sulfone) copolymer (PES 60) and its partially fluorinated analogue (F‐PES 60) were synthesized via the nucleophilic aromatic polycondensation of commercially available monomers to make a polymer electrolyte membrane and a binding material in the electrodes of a membrane–electrode assembly (MEA). PES 60 and F‐PES 60 showed proton conductivities of 0.091 and 0.094 S/cm, respectively, in water at room temperature. The copolymer was dissolved in the mixture of alcohol and water to get a 1 wt % binder solution. A catalyst slurry was prepared with the copolymer solution and sprayed on the copolymer (PES 60 or F‐PES 60) membrane to obtain a MEA. Both PES 60 and F‐PES 60 based MEAs were fabricated with different amounts of their binder in the electrodes to examine the effect of the copolymer binder in the catalyst layer on the fuel cell performance. The MEA with 2 wt % copolymer binder in the electrodes showed the best fuel cell performance. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2009  相似文献   

4.
A new membrane material having two kinds of CO2 carriers was obtained. Composite membranes were prepared with the material and support membranes. The facilitated transport of CO2 through these membranes was performed with pure CH4 and CO2 as well as CH4/CO2 mixtures containing 50 vol % CO2. The results show that the membranes possess better CO2 permeance than that of other fixed carrier membranes reported in the literature. In the measurements with pure gases, at 26°C, 0.013 atm of CO2 pressure, the membrane with polysulfone support displays a CO2 permeance of 7.93 × 10?4 cm3 /cm2 s cmHg and CO2/CH4 ideal selectivity of 212.1. In the measurements with mixed gases, at 26°C, 0.016 atm of CO2 partial pressure, the membrane displays a CO2 permeance of 1.69 × 10?4 cm3 /cm2 s cmHg and CO2/CH4 selectivity of 48.1. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 86: 2222–2226, 2002  相似文献   

5.
通过设计阴极流道宽度为1 mm与2 mm的单电池,研究了不同温度下闭口中压氢-氧质子交换膜燃料电池的运行特性。结果表明:(1)2 mm的电池有较好的闭口稳定运行特性,在800 mA·cm-2下,1 mm的电池闭口运行时,大约经过3 min,电压从0.7 V下降到0.5V,而2 mm的流场结构能实现电池53 min的运行;(2)电池性能随温度的升高而下降,相对于65℃运行,温度为80℃时,1mm的电池闭口运行时,大约经过1.7 min,电压从0.69 V下降到0.5 V,此时为维持电池的高性能运行,氧气侧所需的排放时间越短;(3)电池的内阻随温度的升高而增大,高温时增幅较小。  相似文献   

6.
张颖  尹玉姬  姚康德 《化工进展》2007,26(4):501-506
直接甲醇燃料电池是近十年兴起的新型燃料电池,并以其独特的优点引起了人们广泛的关注。作为其重要组成部分的质子交换膜的性质是影响电池性能的关键因素。本文在介绍近两年质子交换膜研究最新进展的基础上,综述了天然聚合物用作质子交换膜材料的研究情况,并分析了其优劣势及应用前景。  相似文献   

7.
质子交换膜燃料电池的发展和应用是促进现代生活方式低碳环保化的最重要路径之一。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件,实现膜电极结构的有序化是同时满足低铂载量和高电化学性能要求的关键。本文系统总结和分析了最近有关有序化膜电极的相关研究进展。与发展较为缓慢的质子导体有序化相比,以催化剂有序化和催化剂载体有序化为路径实现的有序化膜电极结构优化已经得到快速发展,对于促进质子交换膜燃料电池规模化应用表现出极大的发展潜力。  相似文献   

8.
目前铂(Pt)及其合金仍是氢燃料电池首选催化剂,但是Pt高价格、低储量及循环稳定性差等缺点严重阻碍了氢燃料电池商业化,因此发展低成本、高性能的新型非Pt催化剂和低Pt催化剂是实现氢燃料电池商业化的关键。本文围绕燃料电池催化开发及使用过程中存在的成本、稳定性和毒化问题,回顾了近年来阴离子交换膜燃料电池和质子交换膜燃料电池催化剂分别在提高阳极催化剂活性、降低阴极催化剂成本领域的最新研究进展,包括催化剂的组成、结构以及颗粒尺寸等对催化活性、稳定性的影响。最后针对燃料电池催化剂存在的问题,指出未来应基于原位观测和表征技术加强对碱性氢氧化机理的研究,同时开发高温制备小尺寸高有序度的有序铂合金阴极催化剂的方法是未来的研究重点。  相似文献   

9.
屈树国  刘欣  盖恒军  李建隆 《化工进展》2014,33(4):861-865,877
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。  相似文献   

10.
The vinyl addition type copolymer poly(butoxymethylene norbornene‐co‐biphenyl oxyhexamethyleneoxymethylene norbornene) (P(BN/BphN)) was synthesized by using bis‐(β‐ketonaphthylimino)nickel(II)/B(C6F5)3 catalytic system. P(BN/BphN) was sulfonated to give sulfonated P(BN/BphN) (SP(BN/BphN)) with concentrated sulfuric acid (98%) as sulfonating agent in a component solvent. The ion exchange capacity (IEC), degree of sulfonation (DS), water uptake, and methanol permeability of the SP(BN/BphN)s were increased with the sulfonated time. The methanol permeability of the SP(BN/BphN) membranes was in the range of 1.8 × 10?7 to 7.5 × 10?7 cm2/s, which were lower than the value 1.3 × 10?6 cm2/s of Nafion®115. The proton conductivity of SP(BN/BphN) membranes increased with the increase of IEC values, temperature, and water uptake. Water uptake of the SP(BN/BphN) membranes was lower than that of Nafion® 115 and leads to low proton conduction. Microscopic phase separation occurred in SP(BN/BphN) membrane and domains containing sulfonic acid groups were investigated by SEM and TEM. SP(BN/BphN) membranes had good mechanical properties, high thermal stability, and excellent oxidative stability. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013  相似文献   

11.
吴魁  解东来 《化工进展》2012,31(10):2202-2206,2220
高温质子交换膜燃料电池解决了传统质子交换膜燃料电池催化剂易受CO等杂质气体毒化、水热管理复杂等问题,成为当今燃料电池发展的主要方向。高温质子交换膜是实现高温操作的关键部分。本文结合质子传递机理,分析了以水作为质子溶剂、非水质子溶剂质子交换膜以及无机固态质子导体膜的研究现状,认为有机/无机复合膜和非水质子溶剂膜,尤其是其中的磷酸掺杂的PBI膜是高温质子交换膜的发展方向。  相似文献   

12.
张波  陈君  卢启威  杨晖 《化工进展》2008,27(5):765-769
通过采用传统电化学燃料电池的技术和材料,以寻求提高微生物燃料电池的电流密度,制作基于膜电极的微生物燃料电池。通过构建温控压力机,制作了一系列膜电极(MEA),并对作为正极的多种碳材料进行了筛选。使用定制的玻璃微生物燃料电池来放置膜电极和培养Geobacter sulfurreducens,对产生的电流进行评价。细胞的生长以乙醇为唯一碳源,因而代表了一种新型的乙醇/氧气燃料电池。相比以前的设计,基于膜电极的微生物燃料电池的电极表面每个单位会多产生出100倍的电流,并且可以被长久使用。  相似文献   

13.
质子交换膜燃料电池膜中气态水管理模型   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
李曦  曹广益  邵庆龙  朱新坚 《化工学报》2006,57(9):2167-2174
分析质子交换膜燃料电池的膜水含量与运行参数的关系,从工程方法的角度建立水传输模型.模型分析得到,要提高膜的水合程度,需要通过增湿反应气体.过高的增湿反应气体又会引起阴极扩散层水的泛滥,需通过调节反应气体流量来缓解水的泛滥.为保证膜的高水合程度和低的阴极扩散层水的泛滥,建立了膜水含量的神经网络控制模型,为电池水管理奠定了基础.  相似文献   

14.
硼氢化钠制氢技术在质子交换膜燃料电池中的研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
王玉晓 《化工进展》2009,28(12):2122
硼氢化钠储氢量高达10.6%,安全、无爆炸危险,携带和运输方便;供氢系统设备简单,启动速度快,产氢速度可调,因此是一个非常良好的氢载体,是为质子交换膜燃料电池供氢的理想储氢介质。硼氢化钠供氢系统也已逐步应用于质子交换膜燃料电池电源中。介绍了这种制氢方式的几项关键技术:硼氢化钠水解制氢催化剂、硼氢化钠制氢反应器、氢气净化系统等在质子交换膜燃料电池中的研究进展,并指出了今后的研究发展方向。  相似文献   

15.
尧磊  彭杰  张剑波  张扬军 《化工进展》2019,38(9):4029-4035
冷启动是质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化所面临的挑战之一,在PEMFC冷启动实验中,通过中子成像技术已经观测到电池内部存在过冷水,因此本文模型重点考虑过冷水对电池冷启动性能的影响。通过引入结冰概率函数对过冷水结冰过程的随机性进行描述,从而建立了PEMFC冷启动的三维、瞬态和多相流动数学模型。基于该模型,研究电池阴极催化层中离子聚合物的体积分数和质子交换膜的厚度对电池冷启动性能的影响。研究结果表明,增加阴极催化层中离子聚合物的体积分数,可有效促进阴极催化层中的反应生成水向质子交换膜中进行扩散,从而充分利用膜内的储水空间;减少质子交换膜的厚度,能促进质子交换膜中的离聚物水向阳极催化层扩散,在大电流密度工况下可有效缓解阳极的“膜干”现象。  相似文献   

16.
孙红  郭烈锦  刘洪潭  张广升 《化工学报》2005,56(6):1081-1085
质子交换膜的水含量及水和质子的迁移对PEM燃料电池的性能具有重要影响.提出了一个稳态两相流数学模型,用以研究质子交换膜中的水迁移和水含量及其与质子传递阻力的关系.模型耦合了连续方程、动量守恒方程、物料守恒方程和水在质子交换膜中的传递方程.通过与实验数据对比,验证了模型的有效性.分析模拟结果发现,当电流密度相同时,沿气体流动方向,质子交换膜中水的电渗拉力系数、反扩散系数和水力渗透系数逐步增大,而水的净迁移系数逐步减小;同时,质子交换膜的含水量增加,质子传递阻力逐步下降;增大电池的操作压力,电渗拉力系数、反扩散系数、水力渗透系数、水净迁移系数和质子膜的含水量增加,而质子传递阻力下降,使燃料电池的性能得到了提高.  相似文献   

17.
质子交换膜燃料电池可视化研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
廖强  朱小伟  朱恂  叶丁丁  丁玉栋 《化工进展》2007,26(9):1213-1222
质子交换膜燃料电池(包括氢氧质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池)内的两相流动以及相应的水管理、气管理对燃料电池的性能和寿命有很大的影响,而可视化方法是研究流场槽道内两相流动非常重要的方法之一。可视化实验可以真实地展示气泡或液滴在流场槽道内的生成以及发展过程,有利于了解其进化机制,从而进一步优化气管理、水管理并提高电池性能。本文主要综述了质子交换膜燃料电池两极流场内两相流动的可视化研究进展,讨论了扩散层的润湿性以及扩散层内水的传递机理,还介绍了实现可视化的方法,并提出了可视化研究的不足及发展方向。  相似文献   

18.
氢气中杂质种类和含量水平对加氢站关键设备、氢燃料电池汽车供氢系统、燃料电池核心部件的性能和寿命有着重要的影响。国际标准化组织(ISO)以及各国标准化机构依据技术发展趋势和产业化进程特点,研制构建了系统完备、指标要求合理的燃料电池用氢质量标准体系,在氢能和燃料电池汽车技术发展中起到了基础支撑作用。本文回顾了质子交换膜燃料电池用氢质量标准的发展历程,对比分析了国内外标准的差异,认为我国质子交换膜燃料电池用氢的质量标准对杂质组分的限值要求与国际先进标准是一致的,我国产业界应充分重视标准的实施应用,积累更多的试验数据,为主导或参与国际标准制修订工作奠定基础。  相似文献   

19.
This article reviews recent studies on proton exchange membrane (PEM) materials for polymer electrolyte fuel cells. In particular, it focuses on the development of novel sulfonated aromatic hydrocarbon polymers for PEMs as alternatives to conventional perfluorinated polymers. It is necessary to improve proton conductivity especially under low-humidity conditions at high operating temperatures to breakthrough the current aromatic PEM system. Capable strategies involve the formation of well-connected proton channels by microphase separation between hydrophilic and hydrophobic domains and the increase of the ion exchange capacity of PEMs while keeping water resistance. Herein, we introduce novel molecular designs of sulfonated aromatic hydrocarbon polymers and their performance as PEMs.  相似文献   

20.
李金晟  葛君杰  刘长鹏  邢巍 《化工进展》2021,40(9):4894-4903
高温质子交换膜燃料电池具有反应动力学快、CO耐受性高等特点,但磷酸掺杂的高温质子交换膜因磷酸的流失和聚合物的降解等原因导致燃料电池的输出功率发生衰减。本文通过介绍聚苯并咪唑衍生物的高温质子交换膜、聚苯并咪唑的复合型质子交换膜、新型芳基聚合物的高温质子交换膜,阐明聚合物的主链结构、官能团结构以及复合填料对高温质子交换膜性能的影响。在近期的研究报道中,提高膜性能的主要策略包括提升自由体积、建立交联结构、嵌段共聚、复合掺杂(ILs、MOFs、PIMs、MOx)、阳离子官能团修饰等。文章指出,在未来的研究中应该加强对磷酸基高温质子交换膜质子传输通道结构的进一步理解,关注聚合物化学降解和物理性能衰败的原因,并开发更多的新型聚合物材料。  相似文献   

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