Nafion膜厚度对直接甲醇燃料电池性能的影响

采用Nafion 112、Nafion 115和Nafion 117膜作为电解质组装直接甲醇燃料电池 ,通过测量电池的极化曲线 ,研究了Nafion膜厚度对直接甲醇燃料电池性能的影响。结果表明 :在放电情况下 ,电极和工作条件固定的直接甲醇电池的性能是由甲醇的渗透量和膜电导共同控制的。在低电流密度下 ,甲醇的渗透量是影响电池性能的主要因素 ,使用厚膜组装的电池表现出了更好的性能。而在高电流密度时 ,甲醇渗透量减小 ,膜电导成为主要因素 ,所以使用薄膜组装的电池性能较好。由Nafion 112膜组装的电池在 75℃、1mol/L甲醇浓度、0 .2MPa的氧气条件下 ,功率密度可达 12 0mW /cm2 。考察了电池短期运转 (4 0h)的稳定性。     

直接甲醇燃料电池膜电极电化学性能影响因素

研究了温度、Nafion膜类型、甲醇浓度和甲醇流量对直接甲醇燃料电池 (DMFC)膜电极 (MEA )电化学性能的影响。甲醇流量的改变几乎不影响膜电极性能 ,而温度、Nafion膜类型和甲醇浓度对膜电极电化学性能有明显影响。在阴极为常压空气的条件下 ,本实验得到的MEA的最佳运行参数为 :t=60℃ ,聚合物电解质为Nafion 117膜 ,甲醇浓度为 1mol/L ,甲醇流量为 1ml/min或 6ml/min。     

PVI/Pd-Nafion改性膜在直接甲醇燃料电池中的应用

用聚乙烯基咪唑/Pd复合物制作浸渍液,对Nafion膜进行浸渍,实现Nafion膜结构改性。并对Nafion改性膜的质子导电性、甲醇渗透性与未改性Nafion膜进行了对比测试;基于改性膜和未改性膜分别组装了单电池,对其性能进行测试。结果表明:改性膜中聚乙烯咪唑和Pd的含量随浸渍时间的增长而增加。同未改性Nafion膜相比,浸渍20 h得到的改性膜具有更低的甲醇渗透率、更高的质子电导率,电池性能明显提升。应用改性膜可改善直接甲醇燃料电池的甲醇渗透问题。     

甲醇阻隔膜的改性和表征

为了表征质子交换膜阻隔甲醇渗透的性质,建立了以电化学循环伏安法直接测量质子交换膜甲醇渗透率的快速检测方法,表征了不同Nafion膜的甲醇渗透性能.实验结果表明:该方法能较好地评价膜的耐甲醇渗透性能.以纳米硅溶胶修饰Nafion膜,结果显示:经修饰后的膜具有明显的阻隔甲醇渗透的性能.     

溶剂分子与Nafion膜、SiO2/Nafion复合膜的相互作用

用溶胶-凝胶法把SiO2复合到Nafion膜的亲水相中,研究了甲醇、乙醇和水在Nafion膜及SiO2/Nafion复合膜中的溶解情况。衰减全反射(ATR)FT-IR、XRD分析结果显示:甲醇、乙醇分子容易渗透到Nafion膜的疏水区,引起渗透,导致膜的溶胀;水分子容易与Nafion膜的亲水区相互作用,与疏水区的相互作用不明显。SiO2/Nafion复合膜在醇、水中具有与Nafion膜相似的性质,但具有阻醇作用和良好的吸水、保水功能。加入15%的SiO2有助于降低Nafion膜的渗透问题。     

直接甲醇燃料电池研究现状及主要问题

直接甲醇燃料电池 (DMFC)具有燃料易运输与存储、重量轻、体积小、结构简单、能量效率高等优点 ,以固体聚合物作为电解质的直接甲醇燃料电池是理想的车用动力电源 ,具有广阔的发展前景。从DMFC性能研究、甲醇穿过Nafion膜渗透的影响、膜研究及电催化剂研究等四个方面描述了直接甲醇燃料电池的研究现状及存在的主要问题 ,结合当前的最新研究成果 ,给出DMFC研究中需要解决的几个关键问题     

DMFC的阻甲醇渗透研究进展

甲醇从阳极到阴极的渗透是影响直接甲醇燃料电池性能的主要因素之一。对甲醇渗透问题进行了综述,重点介绍了阻甲醇渗透技术。近年来,阻甲醇渗透技术的研究主要集中在对全氟磺酸膜如Nafion膜的改性以及其他新型聚合物电解质膜的研制上,此外还可以通过电池操作条件的改变以及电极结构的优化来消除或减少甲醇渗透的影响。     

阻醇膜及阴极PTFE含量对被动式DMFC的影响

研究了聚吡咯(PPy)/Nafion膜及阴极聚四氟乙烯(PTFE)含量对被动式直接甲醇燃料电池(DMFC)性能的影响。随着聚合时间的延长,PPy/Nafion膜的吸水率逐渐减小、质子导电率下降。当温度为25~30℃,空气湿度为80%~85%时,聚合35 min的PPy/Nafion膜组装的被动式DMFC电池性能最好,最大功率密度比未修饰的Nafion膜组装的电池提高18.9%;阴极含30%PTFE的电池性能最好,功率密度最高达14.74 mW/cm2。     

磺化皂土改性直接甲醇燃料电池用Nafion膜

以磺化皂土和正硅酸乙酯(TEOS)为掺杂物,采用溶胶-凝胶法掺杂改性Nafion 212膜,并制成膜电极组件(MEA)。通过计时电流、交流阻抗等测试,研究了Nafion 212膜改性前后的甲醇渗透系数、质子电导率及电池功率密度等。改性后的Nafion 212膜,甲醇渗透系数比改性前降低了86%,质子导电率达到69.6 mS/cm;单体电池性能和甲醇渗透电流测试发现:改性膜制备的MEA的甲醇渗透电流密度在30℃和55℃时分别比改性前降低67.7 mA/cm2和61.5 mA/cm2。     

直接甲醇燃料电池阻醇膜电极的研究

采用化学镀方法成功制备了Pd/Nafion复合膜.用极限电流、循环伏安和阳极极化等方法对低温、高浓度进料条件下Pd/Nafion复合膜直接甲醇燃料电池(DMFC)进行研究.结果表明,Pd膜对甲醇电氧化无明显催化作用;在高浓度时抑制甲醇渗透效果明显,30 ℃时,5 mol/L甲醇的渗透极限电流密度从267 mA/cm2降低为170 mA/cm2;低温时,甲醇氧化表观反应级数不为0.     

SPSU/PWA/SiO2有机-无机复合质子交换膜的研究

以磺化聚砜(SPSU)、磷钨酸(PWA)和二氧化硅(SiO2)溶胶为原料,制备了一种SPSU/PWA/SiO2有机-无机复合质子交换膜。研究了SiO2对复合膜的抗氧化性、膜内PWA的稳定性、阻醇性、电导率等性能的影响。研究表明:当SiO2掺杂质量分数为2%时,复合膜显示了最佳的性能;80℃下,质子传导率超过Nafion膜,达到0.166S/cm,而甲醇渗透系数约为Nafion117膜的1/10。     

直接甲醇燃料电池用催化阻醇MEA的制备

针对直接甲醇燃料电池(DMFC)催化剂活性低和甲醇渗透等问题,利用Pd的催化阻醇性能,以油胺表面活性剂为添加剂,还原Pd络合物,合成基于Pd的催化阻醇纳米材料,并涂覆到质子交换膜上,与阴极、阳极构成四合一复合膜电极组件(MEA).与常规三合一MEA相比,复合MEA的质子电导率更高,甲醇渗透率降低了 20％,电池性能得到...     

直接甲醇燃料电池用Nafion(R)ICeO2复合膜的研究

采用溶液再铸法制备了Nafion(R) ICeO2复合膜,并对该复合膜进行了热重分析法(TGA),X射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜法( SEM)表征,以及吸水率、质子电导率和甲醇渗透率测试.研究结果表明:与纯Nafion(R)再铸膜相比,Nafion(R) ICeO2复合膜的吸水率和质子电导率略有降低,甲醇渗透率...     

微型直接甲醇燃料电池的研究进展

直接甲醇燃料电池以其高效、低温、结构简单、易于微型化等优点成为世界燃料电池研究的一个热点。讨论了微型直接甲醇燃料电池的一些关键技术,如电催化剂、质子交换膜以及膜电极组件。介绍了国内外微型直接甲醇燃料电池的研究进展;展望了这类电池的发展前景。     

磺化聚醚醚酮/α-ZrP复合膜的制备、结构与性能

为了提高聚醚醚酮膜在直接甲醇燃料电池中的性能表现,以磺化聚醚醚酮作为基体,掺入经过插层处理的α-磷酸锆制备了磺化聚醚醚酮/α-磷酸锆(α-ZrP)复合质子交换膜.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合膜的微观结构进行了研究,并考察了复合膜的质子传导性能、阻醇性能和电性能.结果表明,α-磷酸锆良好地分散在聚合物基体中,α-磷酸锆的加入提高了复合膜的质子传导性能,并保持了较好的阻醇性能,用该复合膜组装成的单电池的开路电压达到0.448 V,最大比功率达到13.1 mW/cm2.     

我国燃料电池的研究现状--第二届广州燃料电池会议述评

结合在广州举行的第二届广州燃料电池会议(2nd Guangzhou Fuel Cell Conference),分别综述了我国目前在固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极材料、电解质材料以及制约其商业化的主要问题;质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极催化剂、阳极催化剂及膜电极的制备方法,不同种类电解质膜等问题;直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极催化剂抗中毒能力以及质子交换膜的抗甲醇渗透等问题的研究与现状进行了综述。     

直接甲醇燃料电池中阳极催化剂的研究进展

从铂基合金催化剂、以导电聚合物为载体的复合催化剂和含氮的大环配合物的开发等三个方面重点综述了直接甲醇燃料电池(DMFC)中阳极催化剂的研究进展,同时简要概述了DMFC中甲醇渗透对电池性能的影响及其解决方案。有关研究表明,合金组成、催化剂载体以及大环配合物对阳极催化剂的催化活性和稳定性有着直接的影响。尽管目前已经进行了大量的关于甲醇在阳极催化剂上的作用机理的研究工作,但还未形成共识。另外,利用新的合成方法制备高分散的催化剂也是阳极催化剂发展的重要方向。同时,还须从根本上解决甲醇在Nafion膜中的渗透问题。