新型燃料电池用质子交换膜研究进展

传统的全氟磺酸膜Nation、Dow质子交换膜、Flemion等目前在质子交换膜燃料电池中的应用最为广泛，但在高温条件下以氢或甲醇作为燃料的燃料电池中，其性能受到一定的影响，且这类膜价格昂贵，不利于推广应用，阻碍了燃料电池的商业化进程。因此，开发一种新型的价格低廉、性能良好的膜是推广应用此类电池的关键。本文简要介绍了目前各国研究的应用于高温条件下(100～160℃)质子交换膜燃料电池与直接甲醇燃料电池中的新型膜。对它们的质子传导率、甲醇渗透率等性能进行了分析比较。     

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．     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的和绝缘电子的作用,其性能和寿命直接决定电池的性能和寿命.从膜材料的角度分类,综述了质子交换膜燃料电池用主链含氟聚合物膜、元素有机聚合物膜以及芳香族碳氢化合物膜的特性和研究现状.     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

介绍了各种新型质子交换膜(PEM)的研究开发状况,阐述了对全氟磺酸树脂膜改性的研究进展,并对质子交换膜的研究方向和趋势进行了预测.     

燃料电池用碳氢聚合物质子交换膜材料研究进展

以我们在磺化聚酰亚胺和磺化聚硫醚砜方面的研究工作为基础,简要介绍了近年来燃料电池用碳氢聚合物质子交换膜的研究进展,包括各种材料的制备和性能(质子导电率、耐水性、尺寸稳定性、吸水率、甲醇透过率等)研究.此外,还介绍了我们最近发明的一种独特的交联方法,用这种方法所制得的磺化聚酰亚胺和磺化聚硫醚砜交联膜装在单电池上显示出良好...     

阴离子交换膜燃料电池阳极催化剂的研究进展

阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)可使用非贵金属催化剂,且电极反应速率快。阳极催化剂的选择和制备对提高燃料氧化速率和燃料电池的电流密度及降低成本等有很大影响。本文从阴离子交换膜阳极催化剂的种类、制备方法,催化剂的载体等角度对阳极催化剂的研究现状进行分析。分析表明,在阳极催化剂中掺杂金属、金属氧化物或非金属氧化物,能充分发挥各元素的协同作用,从而提高催化剂的电催化性能;改进制备方法可以提高催化剂的比表面积,改变元素的分布。对催化剂载体进行改性以改善载体自身的孔径分布,提高比表面积和稳定性,或寻求导电性好、比表面积大、耐腐蚀的新载体材料(如SiC、Ti等),均可以提高催化剂的载量和催化剂在载体上的分散度等,从而提高阴离子交换膜燃料电池的性能。     

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．     

膜电极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响

膜电极(MEA)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一，其结构和组成对电池的性能有着重要的影响。提高膜电极性能的一个重要的指导思想是在催化粒子的周围形成良好的质子、电子和气体通道。以此为主线，从电极制备工艺的发展历程，Nafion的使用与质子通道的改进、电子通道的改进、阴极催化等几个方面详细地总结和讨论了近年来MEA的研究状况，并在此基础上对MEA的进一步研究提出了若干建议。     

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。     

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。     

Slowing the Kinetics of Alumina Sol–Gel Chemistry for Controlled Catalyst Overcoating and Improved Catalyst Stability and Selectivity

Catalyst overcoating is an emerging approach to engineer surface functionalities on supported metal catalyst and improve catalyst selectivity and durability. Alumina deposition on high surface area material by sol–gel chemistry is traditionally difficult to control due to the fast hydrolysis kinetics of aluminum‐alkoxide precursors. Here, sol–gel chemistry methods are adapted to slow down these kinetics and deposit nanometer‐scale alumina overcoats. The alumina overcoats are comparable in conformality and thickness control to overcoats prepared by atomic layer deposition even on high surface area substrates. The strategy relies on regulating the hydrolysis/condensation kinetics of Al(^sBuO)₃ by either adding a chelating agent or using nonhydrolytic sol–gel chemistry. These two approaches produce overcoats with similar chemical properties but distinct physical textures. With chelation chemistry, a mild method compatible with supported base metal catalysts, a conformal yet porous overcoat leads to a highly sintering‐resistant Cu catalyst for liquid‐phase furfural hydrogenation. With the nonhydrolytic sol–gel route, a denser Al₂O₃ overcoat can be deposited to create a high density of Lewis acid–metal interface sites over Pt on mesoporous silica. The resulting material has a substantially increased hydrodeoxygenation activity for the conversion of lignin‐derived 4‐propylguaiacol into propylcyclohexane with up to 87% selectivity.     

聚晶金刚石的热稳定性研究进展

聚晶金刚石(PCD)的热稳定性、耐磨性和抗冲击韧性都是衡量PCD质量的重要指标,且热稳定性对PCD的耐磨性及抗冲击韧性有直接影响。简要介绍了影响PCD热稳定性的主要因素,着重对国内外提高PCD热稳定性的方法进行了综述,并对现有方法的优缺点进行了评价。     

纳米燃速催化剂的研究进展

纳米材料是近年来材料领域的热点,已被应用于多个学科和领域。由于纳米材料比普通材料表面原子多,比表面积大,表面能高,具有较高的化学活性,使得纳米技术在国内外推进剂领域倍受关注,纳米催化剂也成为了研究热点。文章主要就国内外近年来纳米技术在推进剂燃速催化剂方面的应用研究工作进行了论述,指出所存在的问题和改进措施,并对其应用前景进行了展望。     

质子交换膜燃料电池(PEMFC)新型纳米稀土催化剂的制备与性质

采用超声共沉淀法制备了多孔状稀土合金氧化物前驱体,将其与CaH2/H2进行低温还原扩散反应得到合金粉样品,并采用TEM、XRD、电化学工作站测定了样品的粒径、晶相变化及其电催化性能,探讨了稀土合金催化剂的微观形貌、晶相结构和电催化性能之间的关系。TEM、XRD测试结果表明样品粒径均匀,颗粒大小约20nm。在此合金粉上化学修饰Pt后用作质子交换膜燃料电池的阳极催化剂,组装成单电池进行电催化性能评价,测试结果表明具有良好的氢传质动力,提高PMEFC在室温下操作时的功率输出。     

Pd-Ni双金属催化剂的研究进展

综述了Pd-Ni双金属催化剂的制备及应用研究进展,分析Pd-Ni双金属催化剂制备过程对催化剂结构和性能的影响及其应用研究现状,展望研究方向和趋势。浸渍法虽然操作简单、活性组分利用率较高,但存在颗粒分布不均匀、催化活性低的局限性;与浸渍法相比,化学沉淀法和置换法具有更高的分散度、催化活性及稳定性,是PdNi双金属催化剂制备的可行方法。电沉积法具有可以控制颗粒分布和晶核生长等优点,能大大提高催化剂的活性,是极具发展前景的研究方向。在传统制备方法中引入超声、微波辐照等手段的耦合法制备Pd-Ni双金属催化剂,能有效提高活性组分的分散度,是Pd-Ni双金属催化剂制备的趋势。     

CO与烯烃共聚反应钯系催化剂的研究进展

钯系催化剂具有较高的催化活性和选择性,一直是CO与烯烃共聚反应制备聚酮研究较多的催化体系。但由于其价格较高,严重制约了CO与烯烃共聚制备聚酮的工业化进程。系统分析了近几年来钯系催化剂的研究进展,包括钯种类、配体类型、钯的负载方式及反应介质的应用等。以期为制备新型、高效的钯催化剂提供思路,推动CO与烯烃共聚反应制备聚酮的工业化发展。     

甲烷重整制氢用催化剂的研究进展

氢气作为高效、洁净的二次能源将成为未来社会的主要能源之一.甲烷重整是一种被广泛使用的经济、高效的制氢工艺.催化剂是重整工艺中的重要组成部分,其种类、活性和寿命对氢气的产率、纯度和制氢成本具有重要影响.详细论述了甲烷水蒸气重整、二氧化碳重整、部分氧化重整用催化剂的种类、制备方法和催化机理等.     

质子交换膜燃料电池双极板的研究

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件之一,直接影响到电池组的性能和成本。如何选用新材料及其工艺制备技术,大幅降低材料加工成本,是目前急需解决的关键问题之一,为此介绍了一种新型的低成本制备高性能双极板的方法。