直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮基复合膜

磺化聚醚醚酮(SPEEK)用N,N'-羰基二咪唑和氨基丙基三乙氧基硅烷进行预处理后,与原硅酸四乙酯和经三乙醇胺溶液处理过的α-磷酸氢锆由sol-gel法制得有机/无机复合膜,并对其进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)、表面形貌、甲醇透过性和DMFC极化曲线的研究.复合膜有比SPEEK膜低的甲醇渗透系数和溶胀,由复合膜组装的直接甲醇燃料电池有比Nafion117膜高的开路电压,最高比功率达到15 mW/cm2.     

磺化聚醚醚酮膜的制备及性能

采用浓硫酸(95%～98%)作为磺化剂,制备了具有不同磺化度(DS)的磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜,用FT-IR和1H NMR对SPEEK的结构进行了表征,用1H NMR法对磺化度进行了测定,并对SPEEK膜的质子导电性能进行了研究.磺化度为0.78时,SPEEK膜的质子传导率在115℃时达到了5.8×10-2S/cm.温度对SPEEK膜的质子传导性能有着显著的影响,在25℃下,SPEEK膜的质子传导活化能都超过了25kJ/mol.     

磺化聚醚醚酮/聚偏氟乙烯共混膜的研究

为有效抑制磺化聚醚醚酮(SPEEK)的溶胀,制备了聚偏氟乙烯与较高磺酸化程度的聚醚醚酮共混膜。该类质子交换膜水热稳定性较高,质子电导率是Nafion!115膜传导率的9%,电化学方法表明共混膜具有较好的阻醇性能,相同测试条件下,甲醇渗透量仅是Nafion!115膜的渗透量的1/20。综合各项性能,认为聚醚醚酮-聚偏氟乙烯共混膜有希望成为一种新型的直接甲醇燃料电池用质子交换膜。     

磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能

将聚醚醚酮(PEEK)与浓硫酸混合,得到了磺化度为73.49％的磺化聚醚醚酮(SPEEK);在SPEEK中加入不同含量的聚丙烯腈(PAN),通过静电纺丝制备出了纳米纤维型质子交换膜(S/P复合膜).通过热压,减小了纤维膜内的孔隙和厚度,有效降低了膜内的燃料分子渗透现象与传导阻抗.结果显示,当PAN质量分数为5％时,S/P复合膜具有与Nafion 211膜相近的吸水溶胀率,但有更高的质子传导率与机械性能.在70℃,100％湿度条件下,S/P复合膜具有更大的输出功率.     

直接甲醇燃料电池用磷酸氢锆/Nafion115的研究

采用离子交换-沉淀法制备了磷酸氢锆/Nafion115复合膜.X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(IR)结果表明了无机相磷酸氢锆的存在,且其平均粒径为5 nm左右.与Nafion115相比,复合膜的质子传导率降低20%,甲醇渗透系数则降低50%.75℃高浓度甲醇进料时,使用了复合膜的单池放电性能得到明显改善.单池寿命测试结果表明使用了复合膜的电池在0.4 V以上可以稳定运行100 h.     

燃料电池用WO3/PFSA复合膜的制备及研究

用具有溢氢效应的三氧化钨(WO3)对全氟磺酸聚合物电解质膜(PFSA)改性,制备了一系列WO3/PFSA复合膜。对制备的复合膜进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)测试,结果表明复合膜的表面均匀而致密,W元素分布在整个膜中。热重实验表明复合膜的热稳定性能提高了。复合膜具有明显的阻醇作用,并随膜中WO3含量的增加阻醇性能增强。质子电导率的测试结果表明,在非极化状态下复合膜的质子电导率和Nafion誖112膜相比有所降低。     

质子交换膜燃料电池用SPTFS/PTFE复合膜研究

将磺化聚α,β,β 三氟苯乙烯(SPTFS)树脂浸入到多孔的聚四氟乙烯(PTFE)膜的孔中,制成SPTFS/PTFE复合膜用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)。与均质膜相比通过这种复合方法降低了膜的吸水率。复合膜的电导率在10-2S/cm范围。在80℃,p(H2)/p(O2)压力比为0.2MPa/0.2MPa条件下,用复合膜组装的电池性能与Nafion 115膜组装的电池性能进行了比较。复合膜组装的电池在0.5V时的电流密度(1200mA/cm2)大于Nafion 115膜的(1000mA/cm2);在低电流密度区(小于700mA/cm2),复合膜性能低于Nafion 115膜;在高电流密度区(大于1000mA/cm2),复合膜性能明显高于Nafion 115膜。     

Nafion/SiO2/PTFE复合膜的制备及性能

采用Nafion/SiO2溶液和多孔PTFE薄膜为原料,制备了Nafion/SiO2/PTFE复合膜.SEM图片表明:复合膜具有良好的树脂填充度;FTIR测试表明:SiO2被引入到复合膜中,没有影响膜的本体结构;TG-DTA测试表明:复合膜具有良好的保水性能.充放电测试表明:由于SiO2的保水作用,复合膜在高电流密度时(＞0.4 A/cm2)具有更好的输出能力.     

DMFC阳极催化剂Pt-M/C的制备及性能比较

分别以铁、钴、镍、铬为掺杂元素,通过液相均相沉淀-气/固高温还原两段反应方法制备了四种碳载Pt-M/C(M=Fe,Co,Ni,Cr)催化剂,并比较了四种不同合金催化剂的电催化性能。采用X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)技术测试了催化剂表面的元素构成、晶体结构、表面形貌及空间分布情况。测试结果表明,Pt-Cr/C的分散较好,粒径最小。室温(20℃)下,在电解液为0.5mol/L硫酸溶液及0.5mol/L硫酸与2mol/L甲醇混合溶液中,用循环伏安法(CV)研究其电催化活性。结果表明,Pt-Cr/C催化剂的电化学活性表面积最大,具有较强的抗CO中毒能力。     

PEMFC组件CCHM电极的制备与性能

CCHM(Catalyst Coated Hydrophobic membrane)是将催化剂涂覆在疏水膜上制备膜电极的一种新的制备模式,它具备了传统工艺CCM的优点,同时克服了制备CCM引起的膜变形的缺点,更加便于工业化的生产.研究了CCHM模式制备的电池电性能和稳定性,并与其它制备模式制备的电池电性能进行了比较,CCHM模式制备的电池电性能在600 mA/cm2下为0.63 V,与CCM模式制备的电池性能相近.电池的稳定性需要进一步提高.     

Nafion/海泡石离子凝胶复合膜的制备与性能

超临界CO2辅助制备了1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([BMIm][TfO])离子液体填充海泡石纳米棒的一维离子凝胶(IL@SNR),其与Nafion溶液共混后浇铸制得适应低湿度环境用复合质子交换膜。结果表明：加入适量IL@SNR的复合膜表面平整,力学性能、吸水性和质子传导性均得到提升;当IL@SNR含量为2%(质量分数）时,复合膜断裂强度、吸水率和80℃、80%相对湿度条件下质子传导率分别比同等条件下Nafion 212膜高出89.8%、73.2%和91.6%,基于该复合膜的单电池65℃下功率密度峰值(0.703 W/cm2)比Nafion 212膜单电池高出32.9%。该研究表明离子凝胶改性Nafion复合膜具有质子交换膜燃料电池宽松湿度环境应用的良好前景。     

二氧化硅/聚酰亚胺纳米复合薄膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法,以苯基三乙氧基硅烷（PTES）为前驱体制备了氧化硅溶胶,并以均苯四甲酸二酐（PMDA）和4,4’-二氨基二苯醚（ODA）为原料,用原位生成法制备了一系列不同掺杂量（质量分数）的PI/SiO2复合薄膜。分别采用热失重分析仪（TGA）、扫描电镜（SEM）、耐电晕测试装置和耐击穿测试装置对薄膜的热性能、电性能进行了测试。结果表明,掺杂量为15%时纳米氧化硅粒子在PI基体中分散均匀,掺杂量为10%,热分解温度达到最大值,并且在工频50 Hz,场强为60 MV/m的室温条件下,掺杂量为15%时复合膜的耐电晕时间最长为55.73 h,电气强度为327 MV/m高于纯膜。     

Nafion修饰Pt/C电催化剂的制备与表征

通过在合成过程中引入质子导体Nafion聚合物,制备了Pt/C-Nafion电催化剂。采用热重(TG)、元素分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及电化学方法对该催化剂进行了表征。结果表明,与Pt/C电催化剂相比,Pt/C-Nafion中Nafion聚合物的引入使得电催化剂的分散性有所提高,以Pt/C-Nafion为阴极催化剂的直接甲醇燃料电池阴极催化层中的电化学活性表面积(ECSA)达到23.61m2/gPt,比Pt/C催化剂提高近33.5%。     

掺杂α-Ni(OH)_2的制备、结构和电化学性能

探索了数种合成α－Ｎｉ（ＯＨ）２ 的化学方法,用含有Ａｌ（ＮＯ３ ）３ 的Ｎｉ（ＮＯ３）２ 溶液,同ＮａＯＨ或含有Ｎａ２ＣＯ２ 的ＮａＯＨ溶液反应的方法制备了双氢氧化物固溶体,ＸＲＤ分析证明其具有α－Ｎｉ（ＯＨ）２ 的结构特征,能在强碱溶液中稳定存在,在碱性ＭＨ－Ｎｉ蓄电池中长期充放电循环后仍保持α－Ｎｉ（ＯＨ）２ 晶型不变,有比β－Ｎｉ（ＯＨ）２ 高的质量比容量,有较高且斜率较小的放电电压平台,适宜于作碱性蓄电池正极活性物质     

α-LiAlO2水合作用对MCFC隔膜性能的影响

以水为溶剂并采用水溶性粘结剂(聚乙烯醇,PVA)和α-LiAlO2粉料等制备了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)水溶性隔膜(PVA隔膜).在制备中,α-LiAlO2粉料的水合作用生成水合物α-LiAlO2·nH2O,这与粉料粒度、水合作用温度和时间等因素有关.粉料的水合作用导致PVA隔膜的孔隙率和热失重均比PVB(聚乙烯醇缩丁醛)隔膜的高;但前者的最大孔径却比后者的小.在反应气压为0.9MPa,反应气体利用率为20%,分别在300 mA·cm-2和428.57 mA·cm-2下放电时,PVA隔膜电池输出电压分别为0.849 V和0.739 V;输出比功率分别为254.7 mW·cm-2和316.7 mW·cm-2,高于PVB隔膜电池性能.在10次启动中,电池性能表现为下降-回升-稳定的变化.这可能是PVA隔膜高温失水导致隔膜电导变化所致.     

复合掺杂纳米α-Ni(OH)2的制备与性能

采用微乳液法合成了铝、钴复合掺杂纳米Ni(OH)2粉体,并对其进行XRD、TEM、IR分析,结果表明:样品为α态的Ni(OH)2,平均粒径为40nm左右,同时发现样品的晶层间存在结晶水.将所制备的样品按一定比例与石墨、乙炔黑和镍粉混合均匀,以泡沫镍为集流体制成镍正极材料,并以贮氢合金片为负极进行电化学性能测试,结果表明:其比容量高达327.9 mAh/g,放电性能稳定,循环可逆性良好.     

亚微米级球形α-Ni(OH)2的制备、结构及性能

采用均匀络合共沉淀法,用Al部分替代Ni,选择合适的成球剂,合成分子式为Ni0.8Al0.2(OH)2@(n-x)H2O@xNH3的亚微米级球形α-Ni(OH)2.并采用X射线衍射(XRD)、差热技术、扫描电镜和傅立叶变换红外(FTIR),对其结构以及相组成进行研究.电化学测试表明:制得的亚微米级球形α-Ni(OH)2与普通的α-Ni(OH)2和球形β-Ni(OH)2相比,具有电化学比容量高、活性物质利用率高和循环可逆性好等优点.     

SEEPS基热塑性磁流变弹性体复合材料的制备、结构与性能

选用性能优良的聚(苯乙烯-b-乙烯-b-乙烯-丙烯-b-苯乙烯)(SEEPS)热塑性弹性体代替传统橡胶为基体、软磁性羰基铁粉为磁性填料,采用熔融共混技术制备得到弹性好、磁流变效应高的新型各向同性和各向异性SEEPS基热塑性磁流变弹性体(MRE)复合材料。详细地介绍了两类材料的制备方法,系统地研究了基体分子量、羰基铁含量和外加磁场强度等因素对材料结构和性能的影响。羰基铁粉在各向同性MRE复合材料中呈现无规均匀分散,在各向异性MRE复合材料中呈现明显链状定向有序结构。高分子量基体吸油性优于低分子量基体,柔软度更高,加工性能更好,强度和韧性受高填充羰基铁的影响小,磁流变效应也更高。各向异性MRE比各向同性MRE具有更高的储能模量和磁流变效应。     

聚酰亚胺/氧化硅/氧化铝纳米杂化薄膜的制备及结构与性能研究

用溶胶-凝胶法制备了纳米氧化硅(SiO2)及纳米氧化铝(Al2O3)溶胶,并将二者掺入到聚酰胺酸基体中,亚胺化得到聚酰亚胺(PI)/SiO2/Al2O3杂化薄膜,采用红外光谱、原子力显微镜、热失重及阻抗分析仪对薄膜的结构及热性能、介电性能进行表征。结果表明,SiO2和Al2O3粒子呈纳米级均匀分散在薄膜基体中,并且与有机相存在键合;材料的热分解温度有所提高;介电常数随无机含量的增加而增加。     

覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x的制备、结构与电化学性能

采用化学沉淀法制备了覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x电极材料,并用XRD、SEM和粒度分布仪研究了材料的晶体结构、表观形貌和粒度分布,以恒流充放电实验测试了以其为正极活性物质组装的MH/Ni试验电池的充放电性能.结果表明:覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x样品具有α-Ni(OH)2型晶体结构,采用覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x电极材料制备的MH/Ni试验电池的最高放电比容量为424.53 mAh/g,600次循环后的放电比容量(395.24 mAh/g)仍为其最高放电比容量的93.1%.