燃料电池关键材料与进展

 离子交换膜是燃料电池的重要部件,肩负着在电池内部传递离子,形成完整电池回路的作用。按照传导离子的种类,可以将其分为阳离子交换膜和阴离子交换膜,分别应用于质子交换膜燃料电池和碱性阴离子交换膜燃料电池中。本文阐述了这2 类电池的研究进展和应用,提出了存在的主要问题,并着重介绍了常见阴离子交换膜及其合成方法和降解机理,对研究前景提出展望。     

预辐射接枝法制备离子交换纤维的研究

以^60Coγ射线为辐射源，对聚丙烯纤维在空气中进行预辐照，然后将样品置于丙烯酸水溶液体系中进行接枝反应。研究了辐射剂量对接枝率的影响，纤维的力学性能、吸水率以及接枝率与离子交换能力的关系。结果表明：随着辐射剂量的增加，接枝率明显提高，接枝率可达到1600％以上。接枝后的纤维仍有较好的力学性能和很高的吸水性能，离子交换容量随接枝率的提高而不断增长。     

HDPE预辐照接枝AA与SSS制备阳离子交换膜

高密度聚乙烯预辐照接枝丙烯酸和对苯乙烯磺酸钠单体混合溶液，运用一步法制备了一种羧酸基团和磺酸基团共存的阳离子交换膜，并考察了单体总浓度、辐照剂量、反应温度及交联剂用量诸因素对接枝率的影响规律，找到了实验条件与接枝率的对应关系．并通过红外光谱测试表征了接枝膜的组成．     

全氟磺酸树脂中空纤维膜的离子交换性能的研究

本文采用静态和动态离子交换两种方法,对全氟磺酸树脂中空纤维膜的离子交换性能进行了研究。结果表明在静态离子交换过程中,膜的交换能力随着时间增加而增加,最后趋于一平衡值;金属离子的种类对膜的交换能力有很大的影响。在动态离子交换过程中,膜的交换能力随温度升高而增加。并测定了静态和动态交换过程中的各扩散系数。     

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的原理及应用

简述了质子交换膜燃料电池的工作原理;质子交换膜燃料电池是最具商业前景的电动汽车用绿色能源,在航天领域、潜艇、电动车、电站等领域具有广泛的应用前途.     

磺化聚醚醚酮膜的制备和性能研究进展

综述近年来磺化聚醚醚酮(SPEEK)交换膜的制备、性能及应用.磺化聚醚醚酮可以通过直接聚合法和后磺化法合成.相对于全氟离子交换膜(PFI),合成后的SPEEK膜在成本和阻醇性能等方面具有优势,但是导电性能较弱.溶剂、磺化度和温度对磺化聚醚醚酮的导电性能有较大影响,它们将是提升SPEEK导电性能的主要研究领域.     

改性壳聚糖离子交换膜制备研究进展

离子交换膜广泛应用于海水淡化、环境保护、化工生产和食品加工等领域,发挥着越来越重要的作用。壳聚糖具有良好的生物相容性、可降解性、无毒和化学及热稳定性,逐渐成为离子交换膜材料的研究热点。为克服其溶解性差等缺点,增加其应用范围,通常对壳聚糖进行改性,拓宽其物理化学性能。综述并分析了近年来基于改性壳聚糖用于阳离子交换膜、阴离子交换膜和单价选择性离子交换膜的研究状况,展望了改性壳聚糖在离子交换膜领域中的发展趋势。     

含二季铵化侧链的聚苯醚的合成及性能研究

作为碱性阴离子交换膜燃料电池的核心部件之一,碱性阴离子交换膜起到分隔阴阳两极和传导氢氧根离子的作用.为了探索侧链型碱性阴离子交换膜材料的合成新途径,以商业化的3,5-二羟基苯甲醇、N,N-二甲氨基氯丙烷盐酸盐和3-溴丙炔为原料,通过威廉姆逊醚合成法和季铵化反应,合成了一种新的二季铵化侧链前体,然后通过点击化学将侧链前体接枝到叠氮化聚苯醚上,制得了一类基于二季铵化聚苯醚的新型碱性阴离子交换膜材料(QE-PPO-x).通过傅里叶红外光谱、核磁共振光谱对侧链前体和QE-PPO-x进行了结构表征.透射电镜图表明,QE-PPO-x-I膜存在一定的微相分离结构.性能测试表明,膜具有良好的热稳定性和机械性能,QE-PPO-20-OH膜在80℃时的离子传导率可达123.3 ms/cm.     

质子交换膜燃料电池（PEMFC）的原理及应用

阐述了质子交换膜燃料电池的工作原理；质子交换膜燃料电池是最具商业前景的电动汽车用绿色能源，在航天领域、潜艇、电动车、电站等领域具有广泛的应用前途。     

EVOH质子交换膜的制备及表征

以碳酸钾为催化剂由乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)与1,3丙烷磺酸内酯(PS)的磺化反应制得离子聚合物(EVOH-g-SO3K),该离子聚合物透析后通过流延法成膜得到质子交换膜(EVOH-g-SO3H).探讨了离子交换容量(IEC)对质子交换膜传导率的影响,当K2CO3/PS摩尔比为1:2,PS用量为0.03mol,IEC=0.67mmol/g时电导率达到最大值0.003S/cm;研究了S-EVOH与EVOH溶液共混后其质子传导率的变化,当S-EVOH/EVOH的质量比为7∶3时电导率可达到0.012S/cm.研究了质子交换膜的质子传导率,离子交换容量(IEC),热学方面的性能.     

弱酸型阳离子交换纤维PVF-g-AA的制备

用γ-射线预辐射接枝共聚的方法制备了一种弱酸型阳离子交换纤维PVF-g-AA，分析了温度、时间、单体浓度、交联剂以及预辐照剂量和辐照后PVF的保存时间对接枝共聚反应的影响。研究表明：当反应温度为50—60℃、单体浓度15％一20％、共聚时间60min时，接枝率最高。     

光接枝聚合制备双极膜的影响因素研究

以丙烯酸(AA)为接枝单体,二苯甲酮(BP)为主引发剂,二乙烯基苯(DVB)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)为交联剂,在均相阴离子交换膜表面,通过光接枝聚合得到聚丙烯酸型阳离子交换层,形成单片型双极膜结构.考察了光照时间、交联剂用量、引发剂浓度等对光接枝聚合反应的影响.不加交联剂时,单纯以BP为引发剂,接枝程度随反应时间延长而增加,但接枝程度低;交联剂的加入可明显的提高接枝程度,在反应时间为60s左右,接枝程度最大;NPGDA做交联剂时,接枝程度高于二乙烯基苯;以2,4,6-三甲苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)为共引发剂,NPGDA用量为单体量的2.5%时,接枝程度最高,为30.1%.采用均聚型引发剂与接枝型引发剂(BP)复配,可提高接枝程度,但在浓度相同时接枝程度最低.     

交流阻抗法测试质子交换膜电导率的研究

介绍了交流阻抗谱法测试质子交换膜质子电导率的原理与等效电路.并以Nafion117膜为例介绍了采用交流阻抗法测试其电导率的测试夹具及测试平台的设计和搭建,给出了Nafion117膜的交流阻抗谱图以及膜质子电导率随温度的变化曲线.采用交流阻抗法测试质子交换膜的电导率是质子交换膜燃料电池性能测试的重要手段.     

电渗析浓缩高盐溶液:阴阳离子交换膜匹配性关系（英文）

研究了阳离子交换膜和阴离子交换膜的匹配性对电渗析浓缩性能的影响,主要考察了电渗析过程中的盐通量、水通量、水盐通量比和电渗析浓缩液的浓度.实验结果表明,当阳离子交换膜具有合适的离子交换容量时,阳离子交换膜的水含量对电渗析的浓度性能有着重要的影响;相比于离子交换容量和水含量,阴离子交换膜的离子渗透性对电渗析浓缩性能有着更加重要的影响.此外,当阳离子交换膜和阴离子交换膜均具有较高离子渗透性时,阳离子交换膜对电渗析浓缩的影响更为重要.     

质子交换膜燃料电池关键技术的研发进展

质子交换膜燃料电池具有启动速度快、能量密度高及清洁环保等优点，可广泛应用于燃料电池汽车、固定式电站和移动型电源等领域。本文简要介绍了质子交换膜燃料电池的工作原理，综述了PEMFC的发展简史及研究进展。探讨了PEMFC的应用情况。从催化剂和电解质等关键材料，膜电极的性能，燃料的安全性与实用性，以及电池的寿命等方面详细分析了PEMFC的主要技术问题，并进一步展望了PEMFC的发展前景。     

半互穿网络法制备有机/无机杂化阴离子交换膜

以1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷杂化改性的聚乙烯醇(PVA)为聚合物基底,以溴化聚乙烯亚胺(BPEI)为阳离子聚电解质,采用半互穿网络法制备新型阴离子交换膜.对含水率、离子交换容量及膜的形态进行了考察,并测试了膜的电导率及甲醇渗透率以研究其在直接甲醇燃料电池中的应用.测试结果表明,BPEI质量分数在40％时,PVA与BPEI互容性较好,无明显相分离现象产生.BPEI质量分数为20％的阴离子交换膜具有较好的综合性能,其在30℃下的电导率和甲醇渗透率分别为1.32×10-2 S/cm和7.88×10-7 cm-2·s-1.     

质子交换膜燃料电池的研究与应用

在能源和环境危机的今天,质子交换膜燃料电池由于其特点和优势有着更多的发展前景。文章在介绍质子交换膜燃料电池在各领域应用和发展现状的同时,也从电池材料和制造技术、成本、氢能源等几个方面进行了分析,阐述了质子交换膜燃料电池发展中面临和要解决的一系列问题。     

基于故障树模型的燃料电池安全性评价

安全性是质子交换膜燃料电池的重要指标,而燃料电池最大的安全问题是质子交换膜超压破裂造成火灾或爆炸。实验构建了5 kW氢空质子交换膜燃料电池发电系统,用故障树方法对电池堆系统发生膜破裂造成火灾或爆炸等事故进行了概率评价,质子交换膜超压破裂氢气体积分数达到4.1%发生氢气火灾或爆炸的频率是4.744×1-0 6次/a,评价结果表明这个风险是可以接受的,完全满足此实验系统安全性要求。此结果可以作为论证燃料电池系统安全性的依据之一。     

浅谈离子交换法

离子交换法是利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应来进行分离的方法,本简述了离子交换树脂的结构,分类以及交换容量的测定方法。     

流延法制全氟磺酸质子交换膜的性能研究

全氟磺酸质子交换膜作为一种固体聚合物电解质，它具有化学稳定性和热稳定性好、电压降低、电导率高、机械强度高等优点，可在强酸、强碱、强氧化剂介质和高温等条件下使用，并已成为氯碱工业及燃料电池生产中最关键的组件。对流延法制全氟磺酸质子交换膜的物理机械性能和电性能进行了研究，并与挤出法制全氟磺酸质子交换膜比较，认为流延法膜和挤出法膜物理机械性能和电性能相差不大，但在表面形态上具有较大差异。