聚乙烯醇膜的阻醇及导电性能研究(Ⅰ)热处理聚乙烯醇膜

直接甲醇质子交换膜燃料电池（DMFC）中甲醇的穿透问题是阻碍其发展的瓶颈，为提高膜的阻醇性能，采用在渗透蒸发领域广泛使用且具有良好分离效果的聚乙烯醇（PVA）为原料，制备了热处理PVA膜，对其阻醇及质子导电能力进行了研究。PVA膜的阻醇效果较目前在DMFC中广泛使用的Nafion全氟磺酸膜的有明显提高。但其自身不具有质子导电能力。需外加电解质溶液以提高其电导率。     

聚乙烯醇-聚丙烯酸共混膜的阻醇及质子导电性能研究

针对目前直接甲醇燃料电池 (DMFC)中普遍使用的Nafion系列全氟磺酸膜存在的甲醇穿透问题 ,制备了在渗透蒸发醇 -水分离领域有良好分离效果的聚乙烯醇 (PVA)和聚乙烯醇 -聚丙烯酸 (PVA -PAA)共混膜并研究了其阻醇和质子导电性能 .与Nafion1 1 7膜相比 ,PVA膜和PVA -PAA共混膜的阻醇性能有明显提高 ,其导电能力虽很大程度上依赖于外加电解质溶液 ,但PAA的混入使PVA膜材料的导电性能有了很大改善     

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。     

原位合成法制备磷钨酸掺杂的聚乙烯醇/聚偏氟乙烯质子交换膜及其在直接甲醇燃料电池中的应用

将磷酸和钨酸钠溶于聚乙烯醇(PVA)和聚偏氟乙烯(PVDF)的二甲基亚砜极性有机溶液中,利用原位合成法制备了膜中分布均匀的磷钨酸掺杂的聚乙烯醇/聚偏氟乙烯质子交换膜(PWA-d-PVA/PVDF)。应用多功能材料实验机表征了膜的力学强度,使用交流阻抗谱和气相色谱仪研究了PVDF含量对PWA-d-PVA/PVDF膜的质子导电、溶胀和阻醇等性能的影响。同时通过热重和电镜扫描等方法对膜的热稳定性和形貌进行了表征。结果表明,膜中PVDF含量增大,膜的溶胀度降低,热稳定性提高,强度增大。与Nafion膜的性能相比,PVDF质量分数为20%的PWA-d-PVA/PVDF膜的溶胀度降低了23.8%,甲醇渗透率降低了1个数量级。PWA-d-PVA/PVDF(20%)膜在甲醇浓度为2mol/L时的直接甲醇燃料电池(DMFC)中测得最大功率密度为15.08mW/cm2。     

原位合成法二氧化硅/硅钨酸改性聚乙烯醇质子交换膜的研制

以聚乙烯醇(PVA)为基体,利用原位合成法制备了二氧化硅(SiO2)和硅钨酸(SiWA)微粒在PVA基质中均匀分布的二氧化硅/硅钨酸改性聚乙烯醇(SiO2/SiWA-m-PVA)质子交换膜,利用扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TG)分别对膜的形貌及热稳定性进行了表征,四氯化硅与钨酸钠摩尔比对SiO2/SiWA-m-PVA质子交换膜的质子导电性能、阻醇性能的影响.结果表明,四氯化硅与钨酸钠摩尔比为1∶1时,原位合成的二氧化硅和硅钨酸在质子交换膜中分散均匀,在温度低于100℃时SiO2/SiWA-m-PVA膜保水性能好;室温质子电导率为1.48×10-2 S/cm,甲醇渗透率为1.37×10-7 cm2/s,比相同条件下Nafion117膜甲醇渗透率低一个数量级,应用于直接甲醇燃料电池单电池能量密度可达11.82 mW/cm2.     

PVA/SiO_2阴离子交换膜的制备与性能研究

聚乙烯醇(PVA)是一种良好的成膜材料,具有亲水性高、阻醇性好等特点,可用于直接醇类燃料电池。采用正硅酸乙酯(TEOS)作为无机相SiO_2的前驱物,戊二醛作为交联剂,与PVA溶液进行溶胶-凝胶和交联反应,形成醇相-PVA/SiO_2膜和水相-PVA/SiO_2膜。以纯PVA膜为参考,对2种复合膜的微观形貌、热稳定性、含水量、溶胀率、乙醇渗透率和离子导电率等性能进行了考察。结果表明:复合膜中SiO_2有效地掺杂到PVA结构中,具有良好的稳定性,降低了PVA膜的溶胀率,提高了阻醇性和离子导电率。而且,醇相-PVA/SiO_2膜性能优于水相-PVA/SiO_2膜,更适合作为燃料电池中的阴离子交换膜。     

磺化聚芳醚酮砜/PVA复合质子交换膜的制备与性能

为了进一步提高质子交换膜在中高温时的质子导电率,文中以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过溶液共混法制备了PVA不同含量的磺化聚芳醚酮砜/PVA复合膜。通过对复合膜的性能测试发现,PVA的引入提高了膜的热稳定性、吸水率和保水能力。而且SPAEKS/PVA复合膜的质子传导率高于SPAEKS膜,在80℃时,复合膜的质子传导率都在0.07 S/cm以上,能够满足中高温质子交换膜燃料电池的使用要求。     

有机膦酸掺杂聚乙烯醇电解质膜的制备与性能

以聚乙烯醇(PVA)为基体,戊二醛(GA)为交联剂,通过溶液浇注法,将3种有机膦酸(OPA)2-羟基膦酸基乙酸(HPAA)、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)掺杂到聚乙烯醇中,制备新型的磷酸化质子交换膜。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、交流阻抗谱等对磷酸化质子交换膜的结构和性能进行了研究。结果表明,OPA的加入使PVA结构由晶态向非晶态转变,且有效地提高了PVA复合膜的质子电导率,并随着OPA含量的增加,其质子电导率也随之增加,当OPA的质量分数为6.7%时,室温下,其电导率最高可达5.79×10-3S/cm,膜的力学性能有一定的下降。     

溶剂对溶液法制备的SPEEK质子交换膜性能的影响

本文在聚醚醚酮(PEEK)磺化反应制备相同磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)基础上,采用不同的溶剂通过溶液法制备一系列SPEEK质子交换膜,采取交流阻抗法、扩散池法和溶胀法分别评价其导质子能力、阻醇性能和溶液稳定性,探讨溶剂种类对SPEEK质子交换膜性能的影响规律.试验结果表明溶剂对所制备膜的导质子能力和阻醇性能影响依赖于溶剂分子与SPEEK中磺酸基团的相互作用,若存在越强作用,膜的导质子能力越弱,而阻醇性能越高.此外,溶剂种类对膜的吸水溶胀性能存在较小的影响,对膜表面的微孔形态存在明显的影响,并与膜的导质子能力及阻醇性能存在对应关系.综合比较不同溶剂制备膜的导质子能力、阻醇性能和吸水溶胀性能,DMAc是优于DMF和DMSo的制膜溶剂.     

有机膦酸掺杂聚乙烯醇电解质膜的制备与性能EI北大核心CSCD

以聚乙烯醇(PVA)为基体,戊二醛(GA)为交联剂,通过溶液浇注法,将3种有机膦酸(OPA)2-羟基膦酸基乙酸(HPAA)、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)掺杂到聚乙烯醇中,制备新型的磷酸化质子交换膜。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、交流阻抗谱等对磷酸化质子交换膜的结构和性能进行了研究。结果表明,OPA的加入使PVA结构由晶态向非晶态转变,且有效地提高了PVA复合膜的质子电导率,并随着OPA含量的增加,其质子电导率也随之增加,当OPA的质量分数为6.7%时,室温下,其电导率最高可达5.79×10-3S/cm,膜的力学性能有一定的下降。     

PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜的研究

以聚乙烯醇(PVA)、磷钨酸(PWA)和氧化铝(Al2O3)溶胶为原料,制备得到PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜,测定了膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数等性质.测试结果表明,该复合膜具有较高的导电率和较好的阻醇效果,室温下测得电导率最高达到1.162 S/cm,甲醇透过系数在10-7cm2/s左右.复合膜中PWA含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数都有所上升;膜中Al2O3含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度提高,但甲醇渗透系数稍有下降.     

PVA—PWA—Al2O3无机-有机复合质子交换膜的研究

以聚乙烯醇（PVA）、磷钨酸（PWA）和氧化铝（Al2O3）溶胶为原料，制备得到PVA—PWA—Al2O3无机-有机复合质子交换膜，测定了膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数等性质．测试结果表明，该复合膜具有较高的导电率和较好的阻醇效果，室温下测得电导率最高达到1．162S／cm，甲醇透过系数在10^-7cm^2／s左右．复合膜中PWA含量增加，膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数都有所上升；膜中Al2O3含量增加，膜的电导率、含水率、溶胀度提高，但甲醇渗透系数稍有下降．     

质子交换膜的交联改性研究进展

燃料电池的应用需要性能优越的质子交换膜,而目前广泛使用的全氟磺酸膜以及其他类型的质子交换膜普遍都存在着热稳定性较差、溶涨过大、阻醇性能不理想等问题,这些缺点可用交联的方法得到一定程度的改善.综述了近年来交联改性质子交换膜的研究进展,并对其交联方法、改性效果进行了详细的讨论.     

燃料电池质子交换膜电导与阻醇性能测试方法研究

质子交换膜（PEM）是直接甲醇燃料电池（DMFC）的核心部件，而PEM的电导率和阻醇性能是决定PEM乃至DMFC性能的关键因素。采用自行建立的改进型交流两电极法测量磺化聚醚醚酮（SPEEK）材料PEM的电导率，采用扩散池和折光仪测试PEM甲醇透过性能。结果表明，这些测试装置简易可靠，数据重现性较好，膜的电导率测试对30℃至90℃之间不同的测试温度条件灵敏度较高，膜的电导率和甲醇透过性能测试对不同成膜材料和制膜溶剂均具有较高的分辨率。     

改性聚乙烯醇偏光膜的制备及性能研究

以聚乙烯醇（PVA）为原料，制备了改性的PVA含碘（mPVA-I）和PVA含双向色性染料（mPVA-D）两类偏光膜，前者的偏光性能明显优于后者。mPVA-I偏光膜较国内商品PVA含磺偏光膜（CPVA-1)有明显的优点，在偏光性能相近的条件下，抗温、抗热性能好，用光电子能谱对膜表层测试表明，B，Co,Ni浓度是影响其性能的原因。     

原硅酸钠改性的聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺化膜的制备与性能

以过氧化苯甲酰(BPO)作引发剂,通过溶液接枝聚合法把苯乙烯接枝到原硅酸钠改性的聚偏氟乙烯(PVDF)膜上,磺化后得到聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺酸(PVDF-g-PSSA)电解质膜。采用多功能材料实验机表征了膜的力学强度,使用交流阻抗谱和气相色谱仪研究了原硅酸钠含量对PVDF-g-PSSA膜的质子导电性能和阻醇性能的影响。结果表明,原硅酸钠加入后,随着原硅酸钠含量的提高,PVDF-g-PSSA膜的质子电导率σ随原硅酸钠含量的提高而升高,力学性能得到改善,甲醇透过系数逐渐增大。     

再生丝素蛋白肽/聚乙烯醇膜材料性能的实验研究

采用不同配比的再生丝素蛋白肽(SFP)与聚乙烯醇(PVA)水溶液共混的方法制备了再生丝素蛋白肽/聚乙烯醇(SFP/PVA)膜材料,对SFP/PVA膜材料进行了红外表征。通过电子拉力试验机进行了不同配比SFP/PVA膜材料的力学性能试验,结果显示配比为30/70的膜最大承受力为10.57N,拉伸强度为35.2MPa,力学性能最佳。膜材料降解性实验在人工体液中进行,结果显示其降解从SFP开始,随后与SFP结合部分的PVA在接触到水介质后逐步溶失。MTT法对HepG2细胞的促生长试验结果表明,各配比SFP/PVA膜材料均具有良好的促HepG2细胞快速黏附和生长性。综合各性能指标,配比为30/70的SFP/PVA膜具有作为组织工程支架载体的应用前景。     

季铵化壳聚糖-聚乙烯醇阴离子交换膜的性能

碱性直接甲醇燃料电池(ADMFC)具有电极反应速率高,甲醇渗透率低的优点,阴离子交换膜是ADMFC的核心之一.以壳聚糖(CS)和环氧丙基三甲基氯化铵为原料合成季铵化壳聚糖,将其与聚乙烯醇(PVA)共混后制得一系列不同配比的季铵化壳聚糖(QCS)/聚乙烯醇阴离子交换膜,对膜的导电率和甲醇渗透系数进行了测试和分析.结果表明:季铵化壳聚糖与聚乙烯醇有较好的相容性,所制季铵化壳聚糖(QCS)/聚乙烯醇共混膜结构致密均匀,膜的吸水率和溶胀度随季铵化壳聚糖含量增大而减小,离子导电率随季铵化壳聚糖含量增大而提高,80℃时季铵化壳聚糖含量为60%的共混膜导电率最高可达2.5×10-2 S/cm.膜的甲醇渗透系数低于Nafion膜.     

聚乙烯醇改性及吹膜技术研究

研究了聚乙烯醇(PVA)改性及吹膜技术。经改性剂改性前后的IR分析结果表明，改性剂与PVA分子间发生了强烈的相互作用，并形成了较强的分子复合键。改性PVA塑化温度的研究表明，醇解度为88％的PVA，随相对分子质量的增加塑化温度升高。醇解度升高时，PVA塑化性能下降；改性剂用量增加，塑化温度下降。吹膜工艺研究表明，成膜助剂的加入能明显改善改性PFA的加工流动性，PVA膜对冷却效果要求较高，吹膜后的热定型处理能降低其吸湿性，延长水溶时间。     

PVA/FA/H-ZSM-11复合质子交换膜的制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)为基材,掺杂一定量的反丁烯二酸(FA)和H-ZSM-11分子筛,采用流延法制备了PVA/FA/H-ZSM-11复合质子交换膜。用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪、热重分析仪等对膜进行了表征,并测试了复合质子交换膜的吸水溶胀率和质子电导率等性能。结果表明,当PVA/FA/H-ZSM-11复合质子交换膜中m(PVA)∶m(FA)∶m(H-ZSM-11)质量比为12∶0.5∶1时,完全水合24 h时电导率最高为13.59×10~(-2)s·cm~(-1),吸水溶胀率为14.17%,H-ZSM-11分子筛的加入在抑制了复合质子交换膜溶胀性的同时提高了质子电导率,其溶胀过程符合Scott二阶溶胀动力学模型,且复合质子交换膜的热稳定性较好。