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.     

质子交换膜燃料电池双极板材料研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件，具有多种功能，如传导电流、配反应气与空气、协调电池内部的水、热管理。此外双极板不论是在体积、重量还是费用上都占整个燃料电池很大比重。寻找合适双极板材料方面的研究颇多，主要有石墨、金属及复合材料等。详尽论述了各种已被应用或正处于研究之中的双极板材料，并考察了它们的相关物理化学性能。     

金属-有机框架材料在质子交换膜燃料电池中的应用研究进展

面对环境污染和能源匮乏,燃料电池作为新型清洁、可再生能源在交通运输、固定与分散电站、移动电源等领域具有广泛的应用前景。然而,目前作为燃料电池核心材料的无机酸或有机质子传导材料存在室温传导率低、湿度依赖性强、构效关系难获得等不足,是制约燃料电池技术发展的一个关键瓶颈。金属-有机框架材料(MOFs)作为一种新型多孔晶态材料,具有结构可设计、骨架可修饰、比表面积大及孔隙可调等优势,在质子传导领域展现出突出的性能和潜在的应用价值。综述了近年来MOFs材料在高性能质子传导方面的研究进展,介绍了质子传导的Grotthuss和Vehicle两种传导机制,系统阐述了有水/无水条件下获得高电导率MOFs质子传导材料的研究方法,详细介绍了高性能、湿度依赖的草酸、羧酸、磷酸和磺酸基MOFs质子传导材料,无水条件下,高性能、高温MOFs质子传导材料通过孔道负载含氮杂环分子获得。最后总结并展望了MOFs质子传导材料未来发展方向,为设计合成性能优异的质子传导MOFs材料提供参考和借鉴。     

金属有机框架材料在光催化与电催化中的应用

金属有机框架材料(MOFs)是一类由金属离子和有机配体通过配位形成的高度有序的晶体聚合物,具有多变的拓扑结构及独特的物理化学性质。因其具备高的比表面积、可调整的孔径、高密度活性位点和高催化活性等优点日益受到人们的关注。近十几年来,众多科研工作者尝试将MOFs材料用于光催化反应与电催化反应,并取得了一系列科研成果。以近年来基于MOFs材料的催化反应类型为分类依据,对其在光催化与电催化中的应用研究进行综述,并对其未来发展进行展望。     

金属-有机骨架材料改性研究进展

金属-有机骨架(MOF)材料是由金属离子或金属簇中心和有机配体组成的多孔材料,但是MOF存在化学稳定性较差、机械强度低、导电性能弱等缺点。用功能材料对MOF进行改性制备的复合材料,不仅具备MOF自身的优点,还能改善其他方面的性能,目前已广泛应用于气体吸附与分离、催化反应、药物传输、传感检测等领域。综述了近年来不同功能材料对MOF的改性研究进展,并对MOF复合材料的未来发展前景进行了展望。     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

对燃料电池用质子交换膜的研究进展进行了简要的概述,特别是从膜材料角度分类．较详细的介绍了全氟化质子交换膜,部分氟化质子交换膜,接枝、交联、共混型质子交换膜等的特性及最新的研究状况,并对其发展前景进行了探讨．     

燃料电池质子交换膜的研究进展

本文从质子交换膜的发展入手 ,指出全氟磺酸型质子交换膜是目前最适合燃料电池的膜材料 ,并对其结构特点及优缺点进行了重点分析 ,论述了目前质子交换膜的发展趋势     

基于有机自组织的质子传导材料研究进展

分子可通过相分隔、静电和氢键等作用形成特定微观结构的自组织.氢键或磺酸基、味唑等官能团在有机材料中自组织后会形成空间连续分布的质子传递通道,通过Grutthuss机理或运载机理实现稳定的质子传导.基于不同的自组织及传导机理,有机质子传导体系可由共混物或单组分构建.评述了有机自组织在质子传导材料中的研究进展,并对双亲聚合...     

直接甲醇燃料电池用质子交换膜研究进展

目前,全氟磺酸系列膜（如Nafion系列膜）在直接甲醇燃料电池（DMFC）中得到较为广泛的应用,但其成本较高;阻醇性能差;在膜内水含量较低或温度高于100℃又无水补充时,电导率会明显下降,不利于高温（〉100℃）DMFC运行,因此,专家学者们正在研究、开发阻醇的廉价的质子交换膜,对近两三年各国研究的应用于DMFC中的阻醇的廉价的质子交换膜进行简要介绍和性能比较。     

质子交换膜燃料电池双极板材料的研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,在燃料电池中主要起分隔氧化剂与还原荆、使生成的水顺利排出、分隔电池堆中的每个电池和收集输送电流的作用.质子交换膜燃料电池双极板的成本与性能对推进燃料电池的产业化进程有很大影响.双极板材料主要有石墨材料、金属或合金材料以及各种复合材料,针对这些双极板材料的优缺点进行了比较.     

金属有机骨架材料在光催化反应中的应用研究进展

环境问题和能源危机的是当今人类社会面临的两大重要问题。光催化技术被认为是解决环境问题和能源危机的有效途径之一。光催化技术利用的关键就是光催化材料的开发。金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)是由金属或金属簇与有机配体构筑的一类具有周期性网络结构的新型多孔晶体材料,具有比表面积大、孔道结构规整、孔尺寸可调、催化活性位丰富等优点,被广泛应用于气体存储、气体分离、多相催化、半导体、仿生矿化等多个领域。近十几年来,众多科研工作者尝试将MOFs材料用于光催化反应,并取得了许多优秀的科研成果。尤其是近几年,MOFs在光催化领域的应用受到了越来越多科研工作者的关注。主要综述了近几年MOFs作为光催化剂在催化产氢、CO_2还原、烷基化反应、有机物氧化、有机还原、交叉脱氢偶联反应和去除环境污染物等方面的应用研究进展,并对未来MOFs光催化材料的发展提出了建议。     

新型燃料电池用质子交换膜研究进展

传统的全氟磺酸膜Nation、Dow质子交换膜、Flemion等目前在质子交换膜燃料电池中的应用最为广泛，但在高温条件下以氢或甲醇作为燃料的燃料电池中，其性能受到一定的影响，且这类膜价格昂贵，不利于推广应用，阻碍了燃料电池的商业化进程。因此，开发一种新型的价格低廉、性能良好的膜是推广应用此类电池的关键。本文简要介绍了目前各国研究的应用于高温条件下(100～160℃)质子交换膜燃料电池与直接甲醇燃料电池中的新型膜。对它们的质子传导率、甲醇渗透率等性能进行了分析比较。     

质子交换膜燃料电池电催化剂催化机理研究最新进展

简述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)电催化剂研究发展的概况和催化机理研究的最新进展,并指出了PEMFC电催化剂的选择与设计应重点解决的理论指导问题.     

Covalent Pyrimidine Frameworks via a Tandem Polycondensation Method for Photocatalytic Hydrogen Production and Proton Conduction

The development of heteroaromatic conjugated porous polymers (H-CPPs) have received enormous research interests, because of the important functional roles of the heteroatoms in photocatalysis and proton conduction. However, due to the synthetic challenges deriving from the stable structures, the structural diversity and synthetic methods of them are still limited. Herein, a new type of H-CPPs, covalent pyrimidine frameworks (CPFs), via an efficient tandem polycondensation reaction between aldehyde, acetyl, and amidine monomers is reported. The resulting CPFs are bridged by pyrimidine units, rich of nitrogen atoms and can be structurally regulated on demand. The CPFs are shown to be active photocatalysts for hydrogen evolution from methanol via a photo-thermo-catalysis process, achieving an excellent hydrogen evolution rate of 5282.8 µmol h⁻¹ g⁻¹. The CPFs can be further processed into a mixed matrix membrane, displaying an excellent proton conductivity of 1.30 × 10⁻² S cm⁻¹ at 413 K under anhydrous condition.     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的和绝缘电子的作用,其性能和寿命直接决定电池的性能和寿命.从膜材料的角度分类,综述了质子交换膜燃料电池用主链含氟聚合物膜、元素有机聚合物膜以及芳香族碳氢化合物膜的特性和研究现状.     

高温质子交换膜的研究进展

高温质子交换膜能解决传统燃料电池电极催化剂CO中毒、复杂的水热管理等问题,成为当今燃料电池发展研究的焦点。结合质子交换膜的结构与性能之间的关系,分析了分子结构设计对膜性能的重要影响,总结了接枝型、复合型质子交换膜、新型耐热交换膜的研究现状。对有机/无机粒子复合膜材料,磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)、聚芳硫醚砜(PASS)等类型膜材料进行了评述,为高温质子交换膜的研究指明了方向。     

磺化SEBS质子交换膜的研究进展

燃料电池商业化的实现要求要有性价比高的质子交换膜,磺化SEBS以其低廉的价格、独特的微相结构、良好的力学性能和高的质子导电率正成为大家关注的焦点.着重评述了磺化SEBS质子交换膜近年来的研究进展,较为详细地讨论了其制备、微相结构、性能特点和改性后在直接甲醇燃料电池等方面的应用,并扼要阐述了其发展方向.     

离子液体在聚合物质子导电材料中的应用研究进展

以Nafion为代表的全氟磺酸水化膜是目前聚合物电解质膜燃料电池(PEMFCs)中最常用的质子交换膜(PEM),但此类膜的质子导电性能强烈依赖于水,由水的冻结或蒸发会使其失去质子导电性能。离子液体具有接近零的蒸汽压、低熔点、较宽的电化学窗口,将离子液体引入PEM体系可望大大扩展PEM的工作温度范围,提高其电导率。文中对近年来离子液体在聚合物质子导电材料中的应用进行了综述,并对其研究发展前景作了展望。     

质子交换膜燃料电池用金属双极板表面改性的研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组成部分,起收集传导电流、分隔氧化剂和燃料以及支撑电池堆等作用,占整个电池质量和成本的很大比重。目前PEMFC双极板材料主要有石墨、金属及相关复合材料。与其他双极板相比,金属双极板因具有导电导热性好、机械强度高、易加工和成本低等优点而受到重视,但其面临腐蚀及表面层钝化影响电池性能等问题。为此,国内外研究者对金属双极板的表面改性开展了广泛的研究,并取得了很大进展。     

膦(磷)酸功能化硅氧烷高温质子交换膜研究进展

膦(磷)酸功能化硅氧烷质子交换膜是最有望应用于高温质子交换膜的新材料。综述了膦(磷)酸功能化硅氧烷高温质子交换膜的研究进展,重点讨论了环氧开环、自由基共聚、形成酸碱对以及膦酸酯基硅氧烷水解交联4种不同的将膦(磷)酸键合在杂化膜中的方式,并从物理化学稳定性、电导率等方面比较各种质子交换膜的性能,最后展望了膦(磷)酸功能化硅氧烷高温质子交换膜的发展趋势。