再铸Nafion膜的制备与应用

采用溶液－浇铸法用商业化Nafion膜的溶解液制备再铸Nafion膜，对再铸Nafion膜进行了氧气渗透系数测试和电池性能评价，并与厚度相近的商业化Nafion膜进行比较，同时对再铸Nafion膜组装的PEMFC进行了短期稳定性考查，实验结果表明：通过溶液－浇铸法制备的再铸Nafion 膜可以应用于质子交换膜燃料电池，再铸Nafion膜的氧气渗透系数和电池性能与商业化Nafion膜相近，再铸Nafion膜组装PEMFC在150h之内未见电池性能下降。     

Nafion膜的回收及再铸膜在直接甲醇燃料电池中的应用

利用异丙醇水溶液溶解废弃Nafion膜，异丙醇体积分数在60％～75％之间的水溶液能在220℃相对较快的溶解Nafion膜制得溶液，利用二甲基亚砜(DMS0)作为溶剂制备再铸膜。再铸膜酸度(EW)和溶胀度(SW)测试结果接近商品膜数值；红外光谱、X射线衍射分析表明再铸膜具有与商品膜相似的结构；甲醇渗透、电池性能测定结果表明，与商品Nafion115膜相比，具有相同厚度的再铸膜降低了甲醇渗透，适合应用于直接甲醇燃料电池中。     

Nafion(R)膜的回收及再铸膜在直接甲醇燃料电池中的应用

利用异丙醇水溶液溶解废弃Nafion膜,异丙醇体积分数在60%～75%之间的水溶液能在220℃相对较快的溶解Nafion膜制得溶液,利用二甲基亚砜(DMSO)作为溶剂制备再铸膜.再铸膜酸度(EW)和溶胀度(SW)测试结果接近商品膜数值;红外光谱、X射线衍射分析表明再铸膜具有与商品膜相似的结构;甲醇渗透、电池性能测定结果表明,与商品Nafion115膜相比,具有相同厚度的再铸膜降低了甲醇渗透,适合应用于直接甲醇燃料电池中.     

全氟磺酸树脂的熔融挤出加工性能及其离子交换膜的制备

用熔融挤出法制得不同厚度、表观平整密实的全氟磺酸离子交换膜(PFSIEM).利用热失重(TGA)、示差扫描量热分析(DSC)、毛细管流变仪、X射线衍射(XRD)研究了全氟磺酸树脂(PFSR)的热稳定性、熔体流变特征及挤出薄膜的结晶特性.实验表明:在400℃之前树脂热稳定性很好;全氟磺酸树脂熔体属假塑性流体,具有切力变稀特性,可以用熔融挤出法加工成膜;熔融挤出加工过程几乎没有改变树脂的结晶性能,挤出薄膜有一定的结晶度.研究了挤出机螺杆转速与三辊上光机线速度对薄膜成型性的影响,结果表明:当螺杆转速超过45 r/min时,PFSR不能塑化成型为薄膜;特定螺杆转速下,在一定范围内调节上光机线速度可制得厚度不同的薄膜.     

Nafion~膜的回收及再铸膜在直接甲醇燃料电池中的应用

利用异丙醇水溶液溶解废弃Nafio n膜,异丙醇体积分数在60%~75%之间的水溶液能在220℃相对较快的溶解Nafio n膜制得溶液,利用二甲基亚砜(DMSO)作为溶剂制备再铸膜。再铸膜酸度(EW)和溶胀度(SW)测试结果接近商品膜数值;红外光谱、X射线衍射分析表明再铸膜具有与商品膜相似的结构;甲醇渗透、电池性能测定结果表明,与商品Na-fio n115膜相比,具有相同厚度的再铸膜降低了甲醇渗透,适合应用于直接甲醇燃料电池中。     

面向氢空、无增湿操作条件的高保水性质子交换膜的制备与性能

作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的一个重要应用场景,开发满足无人机用的低温质子交换膜燃料电池(Low Temperature-PEMFC)正受到越来越多的关注。无人机所采用的PEMFC操作条件比较特殊,作为原料的H₂、空气均为无加湿的干气。针对这一特殊操作条件,需开发相应的具有保水能力的质子交换膜。为此,首先合成了一种具有高保水性的高分子树脂(PAAAM),将其加入Nafion溶液中混合均匀,利用溶液浇铸法制膜,探索并优化了PAAAM的加入量;随后,对保水复合膜进行了FTIR、SEM、质子传导率、保水性、溶胀率、拉伸强度、热失重性能等表征,并进行电池输出性能测试;最终结果表明:Nafion系质子交换膜在原料为干空气、干H₂的条件下,最适宜的操作温度区间为50~55℃。当PAAAM加入量为1.0wt%时,Nafion基复合膜(NFPAM1)具有更优的电池性能。当电池温度55℃、干燥H₂、空气流量分别为0.1 L·min?1和0.55 L·min?1时,采用NFPAM1复合膜的PEMFC最高功率密度为691 mW·cm?2。      

含磷酸结构全氟磺酸质子交换膜研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有独特的能源转化和储存方式,因此引起了科学家广泛的研究兴趣.全氟磺酸质子交换膜(PFSA)是目前低温型PEMFCs(<100℃)中应用最为广泛的关键核心材料之一,在很大程度上决定着PEMFCs的性能优劣.提高工作温度可以赋予PEMFCs更高的转化效率、更快电极反应、更高的杂质耐受能力、更便捷的水热管理方式等,然而,质子交换膜(PEM)在高温下的传质性能衰减阻碍PEMFCs的高温应用.引入磷酸结构是目前改善PEM高温传质性能常用的策略.本文总结了近年来含磷酸结构全氟磺酸质子交换膜的研究进展,并讨论了引入磷酸结构后存在的问题,为后续的高温质子交换膜的研究工作提供指导作用.     

燃料电池全氟磺酸质子交换膜研究进展

全氟磺酸质子交换膜作为质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池的关键部件得到广泛关注.介绍了国内外全氟磺酸质子交换膜的发展历程和现状,讨论了商业化全氟磺酸膜存在的高温质子传导率低和燃料渗透率高等问题.最后结合我们的研究工作综述了解决这些问题的方法和研究进展.     

燃料电池用新型质子交换膜的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效、清洁、高能量密度和高功率密度等诸多优点正引起人们越来越多的关注和研究．目前,质子交换膜是制约PEMFC技术应用的一个主要问题．为此,开发性能良好、成本经济的新型质子交换膜是一项很有意义的工作、综述了近几年国内外在新型质子交换膜(包括全氟磺酸膜、部分含氟磺酸膜、非氟质子交换膜)方面的研究进展．     

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     

m-PH-SiO2/Nafion复合膜的质子导电性

为提高Nafion膜在中温段的质子导电性,用溶胶-凝胶法制备比表面积为386 m2/g掺磷中孔SiO2 (m-PH- SiO2),并与Nafion的N,N二甲基甲酰胺溶液混合,重铸法制备不同m-PH-SiO2含量的m- PH- SiO2/Nafion复合膜.用N2-吸附脱附和TEM表征m-PH- SiO2的介孔结构,S...     

燃料电池用质子交换膜的发展方向

从Nafion膜的结构与性能的关系出发，主要分析了含水量、分子结构以及膜的微观结构和酸度对质子电导率的影响，指出了Nafion膜待克服的问题如高温电导率低，甲醇渗透性大，提出了质子交换膜以后的发展方向，包括Nafion膜的修饰与改性，含氟高分子作为主链接枝带有磺酸的支链，有机聚硅氧烷主链接枝烷基磺酸质子交换膜．     

燃料电池用全氟磺酸型复合质子交换膜的研究

本文评述了用于质子交换膜燃料电池的几种全氟磺酸型复合质子交换膜的研究情况。根据这几种膜的制备工艺 ,评价了它们的优、缺点 ,以及在燃料电池上的潜在使用能力和性能 ,预示了燃料电池用质子交换膜的发展方向     

氧化石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷星型嵌段共聚物复合质子交换膜的制备与性能

通过共混的方法制备了含笼型聚倍半硅氧烷(POSS)星型拓扑结构嵌段共聚物的氧化石墨烯(GO)/笼型聚倍半硅氧烷-(聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-磺化聚苯乙烯)(POSS-(PMMA₂₆-b-SPS₁₅₆)₈)复合质子交换膜。通过研究复合质子交换膜的离子交换容量(IEC)、质子传导率、吸水率与溶胀率,考察了GO含量对复合质子交换膜性能的影响。研究发现:复合质子交换膜的离子交换容量随GO含量的增加而升高,吸水率和溶胀率随着GO加入而降低,在测定温度范围内复合质子交换膜均表现出较高的尺寸稳定性,GO的添加改善了纯聚合物膜在80℃失水导致传导率下降的问题,提高了质子交换膜的质子传导率,发现在相对湿度为100%、80℃时,GO含量为0.3wt%的复合质子交换膜的质子传导率约为纯聚合物膜的3.2倍。      

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。     

四电极质子补偿法测量质子交换膜的电导率

对已有的质子交换膜电导率的测试方法进行了分析，针对影响准确测量电导率的因素而设计了一种四电极质子补偿测试法．结果表明，该方法与传统的四电极测试法相比，简单方便、精度较高，能有效地避开极化与测量时间的影响，具有广泛的实用性．     

ePTFE含量对ePTFE/Nafion复合质子交换膜力学性能的影响及其增强阈值

详细研究了ePTFE(expanded Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene, 多孔聚四氟乙烯)增强相含量对复合质子交换膜力学性能的影响。结果表明, 增强相ePTFE体积分数对ePTFE/Nafion复合质子交换膜的物理增强存在一个阈值, 其理论数值约为20.7%。当ePTFE增强相含量低于该值时, 复合膜的断裂强度随ePTFE含量增加而减小; 当ePTFE增强相含量高于该值时, 复合膜的断裂强度随ePTFE含量增加而增大。ePTFE/Nafion复合质子交换膜的屈服强度随ePTFE含量的变化也表现出类似规律。      

离子液体在质子交换膜中的应用研究进展

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心元件之一,以Nafion为代表的全氟磺酸膜的电导率强烈依赖于水含量,而以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为代表的磺化芳香族聚合物膜电导率依然有需要改善的空间,这些限制了PEMFC进一步的发展.离子液体具有较高的电导率,优异的热稳定性、电化学稳定性,且不挥发,因此可以替代水在高温下作为质子传递介质,应用于传统质子交换膜性能提升的改性,提高膜的质子电导率和使用温度.文章对近年来离子液体在SPEEK、PS、PBI、PI、PVDF、Nafion等树脂中的应用及质子传递机理进行了综述,阐述了应用中存在的问题及对策,并对研究前景进行了展望.