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。     

直接甲醇燃料电池用质子交换膜SPEEK/SGO/SPEEK的研究

采用无水对氨基苯磺酸(SA)对氧化石墨烯(GO)进行了磺化,并得到磺化氧化石墨烯(SGO),将磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜包裹在SGO纸的两侧,制备了SPEEK/SGO/SPEEK膜作质子交换膜(PEM).通过膜性能表征可知,与SPEEK和SPEEK/GO/SPEEK膜相比,SPEEK/SGO/SPEEK膜的离子交换容量(IEC)提高,质子传导活化能(Ea)明显降低,甚至与Nafion*112膜相近,而其甲醇渗透率远低于Nafion*112膜.将膜组装成直接甲醇燃料电池(DMFC),经测试电池性能得到SPEEK/SGO/SPEEK组装的DMFC的最高能量密度在80℃和1mol/L甲醇浓度时可达42.1mW/cm~2,比商业Nafion*112膜组装的电池的最高能量密度高35.4%,明显优于SPEEK和SPEEK/GO/SPEEK膜,且电池稳定性良好,证明SPEEK/SGO/SPEEK膜在PEM的应用方面具有很大的潜力.     

聚乙烯醇膜的阻醇及导电性能研究(Ⅰ)热处理聚乙烯醇膜

直接甲醇质子交换膜燃料电池（DMFC）中甲醇的穿透问题是阻碍其发展的瓶颈，为提高膜的阻醇性能，采用在渗透蒸发领域广泛使用且具有良好分离效果的聚乙烯醇（PVA）为原料，制备了热处理PVA膜，对其阻醇及质子导电能力进行了研究。PVA膜的阻醇效果较目前在DMFC中广泛使用的Nafion全氟磺酸膜的有明显提高。但其自身不具有质子导电能力。需外加电解质溶液以提高其电导率。     

PVA—PWA—Al2O3无机-有机复合质子交换膜的研究

以聚乙烯醇（PVA）、磷钨酸（PWA）和氧化铝（Al2O3）溶胶为原料，制备得到PVA—PWA—Al2O3无机-有机复合质子交换膜，测定了膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数等性质．测试结果表明，该复合膜具有较高的导电率和较好的阻醇效果，室温下测得电导率最高达到1．162S／cm，甲醇透过系数在10^-7cm^2／s左右．复合膜中PWA含量增加，膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数都有所上升；膜中Al2O3含量增加，膜的电导率、含水率、溶胀度提高，但甲醇渗透系数稍有下降．     

旭化成化学与德山大幅改善燃料电池电解质膜性能

旭化成化学与德山联合宣布，大幅改善了甲醇型燃料电池（DMFC）用阳离子型碳氢类电解质膜的性能。此次改善的对象为高输出功率型和低甲醇透过型两种。 上述电解质膜通过采用两公司拥有的膜复合技术、电池评价技术及膜解析技术等，改进了原有电解质膜的缺点。     

直接甲醇燃料电池复合双极板材料性能测试

聚合物 填料复合材料以其低廉的成本、简便的成型工艺、良好的气密性和耐腐蚀性而被认为是直接甲醇燃料电池(DMFC)双极板的适用材料之一。本文对模压成型的聚合物 填料复合材料进行了测试。四探针测试仪的测试结果显示材料的导电性良好,并且沿厚度方向的电导率高于沿平面方向的电导率。模拟DMFC阳极和阴极的内部环境以检验材料的耐腐蚀性,结果表明,该材料在 DMFC的工作环境中无明显腐蚀现象。材料的气密性极佳。此种复合材料满足DMFC对于低成本双极板的要求。     

直接甲醇燃料电池用铂-钌阳极催化剂

直接甲醇燃料电池(DMFC)是质子交换膜燃料电池(PEM)的变种,可直接使用甲醇溶液,不需要前期处理.     

PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜的研究

以聚乙烯醇(PVA)、磷钨酸(PWA)和氧化铝(Al2O3)溶胶为原料,制备得到PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜,测定了膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数等性质.测试结果表明,该复合膜具有较高的导电率和较好的阻醇效果,室温下测得电导率最高达到1.162 S/cm,甲醇透过系数在10-7cm2/s左右.复合膜中PWA含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数都有所上升;膜中Al2O3含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度提高,但甲醇渗透系数稍有下降.     

聚乙烯醇膜的阻醇及导电性能(Ⅱ)戊二醛交联聚乙烯醇膜

为提高直接甲醇燃料电池(DMFC)用膜的阻醇性能，采用在渗透蒸发领域广泛使用且具有良好分离效果的聚乙烯醇(PVA)为主要材料，制备了戊二醛(GA)交联PVA膜，考察了此类膜的阻醇及质子导电能力。PVA(GA)膜的阻醇效果较目前在DMFC中广泛使用的Nation膜有显著提高，但其自身不具有质子导电能力，需外加电解质溶液以提高其电导率。     

磺化杂萘联苯聚醚酮膜的制备及其阻醇和质子导电性能

采用浓硫酸和发烟硫酸的混合物作磺化剂得到不同磺化度的磺化杂萘联苯聚醚酮（SPPEK）,考察了不同磺化度的SPPEK膜的导电和阻醇特性．磺化度为73％的膜在测试的温度范围内膜的电导率数量级在10^-2S／cm,其甲醇透过系数约比Nafion 115膜低一个数量级,如果以质子传递通量和甲醇传递通量之比定义为综合指标,SPPEK膜的综合性能比Nafion 115膜高3．3倍。     

溶剂对溶液法制备的SPEEK质子交换膜性能的影响

本文在聚醚醚酮(PEEK)磺化反应制备相同磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)基础上,采用不同的溶剂通过溶液法制备一系列SPEEK质子交换膜,采取交流阻抗法、扩散池法和溶胀法分别评价其导质子能力、阻醇性能和溶液稳定性,探讨溶剂种类对SPEEK质子交换膜性能的影响规律.试验结果表明溶剂对所制备膜的导质子能力和阻醇性能影响依赖于溶剂分子与SPEEK中磺酸基团的相互作用,若存在越强作用,膜的导质子能力越弱,而阻醇性能越高.此外,溶剂种类对膜的吸水溶胀性能存在较小的影响,对膜表面的微孔形态存在明显的影响,并与膜的导质子能力及阻醇性能存在对应关系.综合比较不同溶剂制备膜的导质子能力、阻醇性能和吸水溶胀性能,DMAc是优于DMF和DMSo的制膜溶剂.     

直接甲醇燃料电池用磷酸掺杂PAN复合膜的研究

本文研究了聚丙烯腈-磷酸(PAN-xH3PO4)复合质子交换膜的结构、聚合物与酸之间的相互作用、甲醇渗透性能以及质子导电性能。结果表明。PAN-xH3PO4复合膜与Nation膜的甲醇渗透率相差不大。但是比聚丙烯腈膜的甲醇渗透率高两个数量级左右，而且随甲醇浓度增加而增加；PAN-xH3PO4复合膜具有较好的质子导电能力。电导率随频率(时间)的变化很小，其质子导电性能主要依赖于聚合物与酸的相互作用。     

直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜

在回顾近年来直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜的发展历程基础上,分别综述了制膜材料SPEEK的合成和SPEEK质子交换膜的制备研究进展,重点总结了SPEEK质子交换膜的电导率和阻醇性能及其稳定性的影响因素和影响规律,其中包括制膜材料和溶剂以及工艺、SPEEK的共混改性、SPEEK的填充改性或多层复合结构的影响,进而分析了高性能SPEEK质子交换膜的开发研究前景.     

聚乙烯醇-聚丙烯酸共混膜的阻醇及质子导电性能研究

针对目前直接甲醇燃料电池 (DMFC)中普遍使用的Nafion系列全氟磺酸膜存在的甲醇穿透问题 ,制备了在渗透蒸发醇 -水分离领域有良好分离效果的聚乙烯醇 (PVA)和聚乙烯醇 -聚丙烯酸 (PVA -PAA)共混膜并研究了其阻醇和质子导电性能 .与Nafion1 1 7膜相比 ,PVA膜和PVA -PAA共混膜的阻醇性能有明显提高 ,其导电能力虽很大程度上依赖于外加电解质溶液 ,但PAA的混入使PVA膜材料的导电性能有了很大改善     

Self‐Healing Proton‐Exchange Membranes Composed of Nafion–Poly(vinyl alcohol) Complexes for Durable Direct Methanol Fuel Cells

Proton‐exchange membranes (PEMs) that can heal mechanical damage to restore original functions are important for the fabrication of durable and reliable direct methanol fuel cells (DMFCs). The fabrication of healable PEMs that exhibit satisfactory mechanical stability, enhanced proton conductivity, and suppressed methanol permeability via hydrogen‐bonding complexation between Nafion and poly(vinyl alcohol) (PVA) followed by postmodification with 4‐carboxybenzaldehyde (CBA) molecules is presented. Compared with pure Nafion, the CBA/Nafion–PVA membranes exhibit enhanced mechanical properties with an ultimate tensile strength of ≈20.3 MPa and strain of ≈380%. The CBA/Nafion–PVA membrane shows a proton conductivity of 0.11 S cm^?1 at 80 °C, which is 1.2‐fold higher than that of a Nafion membrane. The incorporated PVA gives the CBA/Nafion–PVA membranes excellent proton conductivity and methanol resistance. The resulting CBA/Nafion–PVA membranes are capable of healing mechanical damage of several tens of micrometers in size and restoring their original proton conductivity and methanol resistance under the working conditions of DMFCs. The healing property originates from the reversibility of hydrogen‐bonding interactions between Nafion and CBA‐modified PVA and the high chain mobility of Nafion and CBA‐modified PVA.     

质子交换膜的研究现状与进展

简述了质子交换膜燃料电池中质子交换膜的质子传导机理;讨论了目前质子交换膜存在的甲醇渗透、耐温性等共性问题,就如何解决这些问题进行了评述,同时,论述了质子交换膜的研究开发现状及其发展前景。     

陶瓷刀具切削304不锈钢时的磨损性能

采用Ｓｉ３Ｎ４陶瓷刀具切削Ｔｉ基陶瓷，ＹＴ１５硬质合金和高速钢四种刀具对３０４奥氏体不锈钢进行了切削试验，比较各种刀具的耐磨性能，并且用ＳＥＭ，ＥＤＸ等对刀具的磨损表面进行分析。     

PWA/silica/PFSA composite membrane for direct methanol fuel cells

A novel composite membrane was prepared by incorporation of silica-included phosphotungstic acid (PWA) additive into perfluorosulfonic acid (PFSA) followed by solution casting. Physico-chemical properties of the composite membranes were studied by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, thermogravimetry analysis (TGA), water uptake and swelling ratio. The results of FT-IR and TGA illustrated the stability of the PWA-silica additive in the PFSA matrix. Lower PWA-silica additive loading (2.5 and 5 wt%) in the composite membranes helped to inhibit methanol crossover and enhance the proton conductivity. However, higher additive content shows decrease in both methanol resistance and proton conductivity.     

Prediction of Transport Properties of Liquid Ammonia and Its Binary Mixture with Methanol by Molecular Simulation

Transport properties of ammonia and of the binary mixture ammonia + methanol are predicted for a broad range of liquid states by molecular dynamics (MD) simulation on the basis of rigid, non-polarizable molecular models of the united-atom type. These models were parameterized in preceding work using only experimental vapor-liquid equilibrium data. The self- and the Maxwell-Stefan (MS) diffusion coefficients as well as the shear viscosity are obtained by equilibrium MD and the Green-Kubo formalism. Non-equilibrium MD is used for the thermal conductivity. The transport properties of liquid ammonia are predicted for temperatures between 223 K and 473 K up to pressures of 200 MPa and are compared to experimental data and correlations thereof. Generally, good agreement is achieved. The predicted self-diffusion coefficient as well as the shear viscosity deviates on average by less than 15 % from the experiment and the thermal conductivity by less than 6 %. Furthermore, the self- and the MS transport diffusion coefficients as well as the shear viscosity of the liquid mixture ammonia + methanol are studied at different compositions and compared to the available experimental data.