磺化聚联苯醚砜／改性蒙脱土复合质子交换膜的研究

对蒙脱土进行了有机磺酸化改性和结构表征，并用于对磺化聚联苯醚砜膜的杂化改性，同时制备了改性蒙脱土（SMMT），磺化聚联苯醚砜（SPSU）复合质子交换膜，对它们进行的物化和燃料电池性能研究结果表明：有机磺酸化改性使蒙脱土层间距有所增大，有利于改善蒙脱土片层间的有机亲和性和质子传导能力；在SMMT／SPSU复合膜中含有较SPSU膜更多的键合水，使膜在升高温度下的含水率提高，改善了膜在高温、低湿度下的质子传导性能，有希望由此开发新的高温质子交换膜。     

质子交换膜中质子输送过程的模拟

模拟了质子在质子交换膜(PEMs)中的输送过程。根据Nafion等磺化类PEMs的可能结构。借助无规行走模型研究了PEMs中不同组分间质子跃迁距离等参数对质子输送扩散系数的影响。并把从两维体系得到的结果和三维体系的结果进行比较。通过改变不同组分间的跃迁距离分析PEMs体系的变化。结果表明两者模拟结果无大的差别。已有文献表明质子在PEMs中输送是链段运动输送和质子跃迁输送双重作用的结果。二者的贡献大小取决于具体质子导电体系的种类。利用格子重排和无规行走模型研究了这两种机理对质子导电性能的贡献。     

质子交换膜中质子输送过程的无规行走模拟

模拟了质子在聚合物电解质膜中的输送过程．借助无规行走模型研究了质子交换膜中含水量、酸掺杂量等因素对质子输送扩散系数的影响,本研究所建立的模型利用改变格子上组分的分布来考虑质子交换膜体系的实际变化．已有资料表明质子在膜中输送是链段运动输送和质子跃迁双重作用的结果,二者的贡献大小取决于具体质子导电体系的种类,本模型用格子重组和无规行走描述了这两种贡献．通过定性和半定量的分析比较,模拟结果较好地符合实验得出的结论．     

Sulfonated polyethersulfone-based membranes for metal ion removal via a hybrid process

Membranes are being increasingly used as an economic alternative for wastewater treatment compared to conventional methods. Ultrafiltration membranes are widely used in metal ions’ rejection. Sulfonated Polyethersulfone (SPES)/polysulfone (PSf) blend flat sheet membranes are prepared using polar solvent N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) by the dry–wet phase inversion technique. Polyethylene glycol (PEG-200) is used as a non-solvent additive in the casting solution. The effect of PSf/SPES blend ratio on the morphology, hydrophilicity, water content, porosity, hydraulic resistance, pure water flux, compaction, and molecular weight cut-off (MWCO) of the prepared membranes was studied and found to be improved significantly by the incorporation of SPES in the dope solution. Scanning electron microscopy (SEM) studies revealed that the membranes formed had an asymmetric structure with a thin skin layer and porous sublayer. The prepared membranes were used for rejection of Cu(II) and Zn(II) which are complexed with water-soluble chelating polymer polyethyleneimine. The results show that the order of rejection is Cu(II) ion > Zn(II) ion. Thus, it is worth mentioning that the PSf/SPES blend ultrafiltration membranes prepared in this study would offer immense potential in removal of toxic metal ion from industrial effluents.     

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．     

磺化聚苯醚-磷酸锆质子交换复合膜的制备与性能研究

开发价格低廉且性能优异的质子交换膜是目前燃料电池研究的热点.采用溶胶-凝胶法将磺化聚苯醚(SPPO)与磷酸锆(ZrP)复合得到质子交换膜,重点考察了ZrP含量对复合膜含水率、溶胀度和质子电导率的影响,采用红外光谱和交流阻抗法表征SPPO-ZrP复合膜的微观结构和质子电导率.结果表明SPPO与ZrP产生相互作用使SPPO结构发生变化.SPPO-ZrP复合膜含水率和溶胀度都随着ZrP质量分数增加而逐渐减小,当ZrP质量分数为20％时,膜的含水率和溶胀度分别达到18％和2.1％.通过交流阻抗法对质子传导性能的表征结果显示,随ZrP质量分数增加复合膜质子电导率逐渐增大,ZrP质量分数20％的SPPO-ZrP复合膜质子电导率在室温下达到1.6×10-2S/cm.     

燃料电池质子交换膜的研究现状

目前燃料电池质子交换膜的研究正引起人们越来越多的关注,质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心组件.较详细地介绍了全氟化质子交换膜,部分氟化质子交换膜,有机/无机纳米复合质子交换膜,新型无氟化质子交换膜的性能及最新研究状况,最后对其发展前景进行了探讨.     

磺化聚苯醚-磷酸锆质子交换复合膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法将磺化聚苯醚(SPPO)与磷酸锆(ZrP)复合得到质子交换膜,重点考察了ZrP含量对复合膜含水率、溶胀度和质子电导率的影响,采用红外光谱和交流阻抗法表征SPPO-ZrP复合膜的微观结构和质子电导率。结果表明,SPPO-ZrP复合膜含水率和溶胀度都随着ZrP质量分数增加而逐渐减小,当ZrP质量分数为20%时,膜的含水率和溶胀度分别达到18%和2.1%。通过交流阻抗法对质子传导性能的表征结果显示,随ZrP质量分数增加复合膜质子电导率逐渐增大,ZrP质量分数20%的SPPO-ZrP复合膜质子电导率在室温下达到1.6×10-2S/cm。     

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．     

新型非氟芳环聚合物质子交换膜研究进展

综述了燃料电池用新型非氟芳环聚合物质子交换膜的研究进展,包括磺化芳环主链聚合物质子膜、非氟离子复合膜和酸碱聚合物复合膜的制备、结构和性能.并分析了它们各自的优点和存在的问题,对未来质子交换膜的发展作出了展望.     

燃料电池非氟质子交换膜的研究进展

质子交换膜燃料电池是一种高效环保的发电技术,具有良好的应用前景.质子交换膜是其核心组件,目前商业化的全氟磺酸型质子交换膜材料存在成本高、无法高温操作和对环境有害等缺点,因此,开发新型的低成本、高性能的非氟质子交换膜成为研究的热点之一.介绍了非氟质子交换膜的开发以及对其进行改性的方法,同时还综述了非氟质子交换膜微观结构研究以及改性对其微观结构的影响.     

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。     

质子交换膜掺杂固体无机质子导体材料的研究进展

主要介绍了目前掺杂质子交换膜用的几种无机质子导体磷酸锆、杂多酸、硫酸氢盐等,并进一步介绍了将这些无机质子导体引入到聚合物中的3种掺杂方法:混合浇铸法、离子-沉淀法和溶胶-凝胶法.重点介绍了国内外掺杂无机固体质子导体的燃料电池用质子交换膜的研究进展.     

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。     

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．     

燃料电池用质子交换膜的研究开发

质子交换膜作为燃料电池的关键材料之一,对新型膜材料及其性能的研究工作受到了越来越广泛的重视,本文综述了质子交换膜技术的现状及发展趋势,重点阐述了实用的全氟磺酸膜以及适合于中温PEMFC的耐热型质子交换膜的性能要求及发展趋势.     

燃料电池用高温质子交换膜的研究进展

燃料电池是一种高效的清洁能源技术,可缓解当今社会面临的能源和环境问题。质子交换膜燃料电池是一种重要的燃料电池类型,质子交换膜是其关键组件,起到传导质子、隔绝电子和阴阳两极的反应物的作用。质子交换膜燃料电池在低温下存在许多难以解决的问题,升高工作温度可以解决这些问题。因此需要开发高温低湿度下工作的膜材料。本文综述了高温质子交换膜的主要类型、制备与改性方法和质子传导机制,指出质子导体掺杂的聚苯并咪唑(PBI)类膜材料在高温低湿度下作为质子交换膜适用的巨大潜力,并探讨了复合PBI高温质子交换膜的制备、掺杂的质子导体类型和性能提升方法。最后本文归纳了高温质子交换膜面临的挑战,并指出了该类材料未来的研究方向,如设计合成新型质子导体、改善PBI抗氧化稳定性、调控膜微观结构来提升性能和开发新型聚合物电解质。     

磺化SEBS质子交换膜制备和性能的研究

利用“预混法”对苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SEBS）进行了磺化,采用溶液-浇铸法成膜,并对其制备过程和膜的性能进行了研究。结果表明,FT-IR分析判断磺酸基团接入PS段的苯环对位上;该法平均磺化效率为12％;溶剂DCE与环己烷的加入量体积之比为8：1左右时磺化度达到最高;电导率、含水量、溶涨率和水合系数都以磺化度为15％左右处为一临界点,此前都增长缓慢,此后迅猛增长,然后前三者在磺化度为20％左右增加趋于缓慢,不同的是,而由于“亲水区域”的存在,水合系数在磺化度为20％左右达到最高,随后便逐渐减小;当磺化度达到40％以上,膜的几乎成为水溶性;AFM研究表明磺化后PS相以大小为20～30nm的柱状存在,并有交叉汇合的趋势。     

High temperature proton exchange membranes prepared from epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane and amino trimethylene phosphonic acid as anhydrous proton conductors

High temperature anhydrous proton exchange membranes based on phosphonic acid were prepared from epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane (EHTMS) and amino trimethylene phosphonic acid (ATMP) by sol–gel process. The structures and properties of membranes with different phosphonic acid content were extensively characterized by FTIR, TG-DSC and XRD. Their proton conductivity under dry condition was also investigated under different temperature. The results show that the proton conductivity of the prepared membranes strongly depends on temperature, and the proton conductivity ranges from 8.81 × 10⁻⁵ S cm⁻¹ at 20 °C to 4.65 × 10⁻² S cm⁻¹ at 140 °C under anhydrous condition. It indicates that the increasing temperature is favorable for congregating of the grafted–PO₃H₂ and increasing of the proton mobility. In addition, from the results of AFM images, it was confirmed that the continuous distribution of phosphonic acid groups is favorable for the formation of the proton transport channel, which can significantly enhance the proton conductivity of the membranes.     

直接甲醇燃料电池高阻醇质子交换膜的研究进展

为降低甲醇的渗透,提高直接甲醇燃料电池的性能,许多研究者致力于低甲醇渗透质子交换膜的研究.每种膜都有优缺点,综述了改性Nation膜及其替代膜的研究现状,指出它们在直接甲醇燃料电池中的应用前景.