杜立广
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吴雪梅
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焉晓明
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贺高红
高分子材料科学与工程
以耐溶胀性能较好的磺化聚芳醚砜酮（SPPESK）和吸水性较强的磺化聚醚醚酮（SPEEK）为原料,制备了SPPESK/SPEEK共混质子交换膜。考察了共混膜的水吸收率,水溶胀度,甲醇水溶胀度,甲醇渗透率及质子传导率和力学性能。80℃时,共混膜具有适当的水吸收（101%）和溶胀度（34%）,较低的甲醇水溶胀度（20%）,较高的质子传导率（0.212 S/cm）,与SPPESK膜相比,质子传导率提高了18%。SPEEK的加入改善了共混膜的柔韧性,断裂拉伸应变从16.48%提高到30.43%。
关键词:
磺化聚芳醚砜酮
,
磺化聚醚醚酮
,
共混
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甲醇渗透
,
质子交换膜
宛朝辉
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唐浩林
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潘牧
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木士春
,
袁润章
稀有金属材料与工程
采用醇还原的方法合成了聚阳离子(聚二烯丙基二甲基氯化铵,PDDA),颗粒的zeta电位为+32 mV,粒径约4 nm.在静电引力作用下将聚阳离子修饰的金颗粒组装到NafionTM212膜表面制成抗甲醇渗透质子交换膜.在60℃,2 mol/L的甲醇溶液中,甲醇渗透电流由168 mA/cm2下降到18 mA/cm2,其组装的单电池具有更好的开路电压和输出性能.
关键词:
DMFC
,
甲醇渗透
,
质子交换膜
,
自组装
,
Au纳米颗粒
索春光
,
刘骁
,
朴贞真
,
刘晓为
,
张宇峰
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赵晓光
,
裘俊
功能材料与器件学报
doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.02.031
分别采用溅射和化学镀法在质子交换膜Nafion117膜表面获得薄钯层,通过扫描电镜(SEM)、能量色散法(EDX)、X射线衍射(XRD),甲醇渗透、质子电导率等性能测试来表征钯镀层的性能.SEM测试发现,采用溅射法在质子交换膜表面获得的薄钯镀层有不均匀的裂纹,而采用化学镀的方法获得的钯膜未发现有皲裂现象;EDX测试表明,镀层只含有钯和少量的磷;XRD测试表明形成的钯以微晶态存在;甲醇渗透测试证明化学镀钯层可以使Nafion117膜的甲醇渗透率降低一个数量级,这表明采用化学镀方法获得薄钯镀层的方法在降低直接甲醇燃料电池质子交换膜的甲醇渗透方面具有很好的应用前景.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
化学镀
,
钯膜
,
甲醇渗透
刘启志
,
浦鸿汀
高分子材料科学与工程
本文研究了聚丙烯腈-磷酸(PAN-xH3PO4)复合质子交换膜的结构、聚合物与酸之间的相互作用、甲醇渗透性能以及质子导电性能.结果表明,PAN-xH3PO4复合膜与Nafion膜的甲醇渗透率相差不大,但是比聚丙烯腈膜的甲醇渗透率高两个数量级左右,而且随甲醇浓度增加而增加;PAN-xH3PO4复合膜具有较好的质子导电能力,电导率随频率(时间)的变化很小,其质子导电性能主要依赖于聚合物与酸的相互作用.
关键词:
聚丙烯腈
,
磷酸
,
甲醇渗透
,
直接甲醇燃料电池
,
质子导电
唐水花
,
林文锋
,
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60480-4
采用半池考察了Pt/C催化剂在含不同浓度甲醇的0.5 mol/L硫酸中的氧还原活性(ORR).研究发现,当甲醇浓度为0.1 mol/L时,Pt/C催化剂的ORR活性最高,在催化层上热压商品Nafion NRE-212膜后也出现同样趋势.线性扫描伏安曲线显示,压膜前后的Pt/C催化剂的ORR活性在含0.1 mol/L甲醇的0.5 mol/L硫酸中几乎没有变化.电化学阻抗谱结果表明,在该溶液中,Nafion膜的电阻比在其它电解液中低,这可能是导致Pt/C催化剂ORR活性提高的主要原因.有必要关注Nafion膜的这一异常性质并通过特殊设计后用于电池堆,以提高燃料电池性能.
关键词:
铂
,
炭
,
甲醇渗透
,
氧还原
,
燃料电池
李辰楠
,
孙公权
,
梁振兴
,
任素贞
,
赵新生
,
辛勤
功能材料
利用异丙醇水溶液溶解废弃Nafion膜,异丙醇体积分数在60%～75%之间的水溶液能在220℃相对较快的溶解Nafion膜制得溶液,利用二甲基亚砜(DMSO)作为溶剂制备再铸膜.再铸膜酸度(EW)和溶胀度(SW)测试结果接近商品膜数值;红外光谱、X射线衍射分析表明再铸膜具有与商品膜相似的结构;甲醇渗透、电池性能测定结果表明,与商品Nafion115膜相比,具有相同厚度的再铸膜降低了甲醇渗透,适合应用于直接甲醇燃料电池中.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
Nafion
,
再铸膜
,
甲醇渗透
王萌
,
王新东
,
陈明
,
杨兆一
,
董超振
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62477-4
直接甲醇燃料电池(DMFC)因其燃料能量密度高，工作温度低，低污染排放等优点被认为是用作移动设备电源的最佳选择之一，至今已有美国的Oorja Protonics公司和丹麦的IRD公司等新能源相关企业相继发布了多款用于手机、电脑、通信基站、叉式装卸机或房车的商业产品.然而， DMFC内部的复杂情况造成的多种不同的电压损失仍旧使得其实际电压效率远低于理论值.其中从阳极渗透到阴极的甲醇造成的混合电位导致的电压损失尤为明显.目前，众多研究人员都致力于开发高稳定性、高耐久性、高性能且低成本的催化材料体系，以克服传统Pt催化剂存在的各种问题.除了催化剂本身之外， DMFC的问题还与其中膜电极的微结构和电化学特性息息相关.膜电极是化学能通过电催化氧化还原反应转化为电能的反应场所，通常由阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和阴极扩散层依序组合而成.通过对MEA中的各层进行优化，如传质管理和甲醇渗透等问题都能得到有效解决.
近年来，纳米技术常被用于改进DMFC性能的研究.具备纳米结构的金属-碳/金属氧化物载体类催化材料得到了广泛研究.这些电催化材料在制备方法、结构和组分上都有较大区别.结构方面，许多研究都证明制备纳米级多孔网络结构或者有序阵列结构的催化层有助于提高催化性能和Pt的利用率.组分方面，许多研究人员都开展了引入Pt以外金属成分或金属氧化物来改变Pt催化剂的表面电子状态的研究.引入这些组分导致的配位体效应可以通过弱化Pt与H+， OH-或COads等的相互作用来起到抗催化毒化和提高催化效率的作用.尽管对于DMFC领域的认知逐渐完善，但是仍有许多问题有待解决.因此，本文介绍了目前用于DMFC的纳米结构电催化材料和多孔电极的研究进展.重点介绍了纳米结构催化剂和载体材料的合成及表征.
通过对比不同催化材料的特性可以发现，在本文涉及到的催化材料中， In0.1SnO2-Pt和(MoO3)0.2SnO2-Pt/C表现出了最高的催化活性，但是它们高效催化甲醇电氧化所需的碱性环境与现在占绝对主流地位的Nafion质子交换膜所必须的酸性环境相冲突，所以其实际应用价值在碱性阴离子交换膜研究取得突破前都难以有效发挥.而另一类表现较好的采用溶致液晶模板法合成的纳米树枝状和纳米星形Pt催化剂则存在制备工艺难以商业规模化的问题.总的来说，采用溶剂热合成法制备的Pt-NRCeO2/GNs和Pt/Ti0.9Sn0.1O2-C等纳米结构金属氧化物、碳材料复合载体和Pt基贵金属催化剂组成的催化材料体系不仅催化性能相对于商业化Pt纳米颗粒有很大提高，而且制备方法易于商业规模化，值得进一步关注.此外，本文还介绍了如内部传质过程的理论建模计算和膜电极中功能结构的制备等优化DMFC中多孔电极内传质过程的方法.通过计算机模拟得到优化DMFC内部传质过程所需的扩散层、催化层的传质特性相关参数，再通过改进MEA制备工艺，有效控制各层的结构参数向模拟的优化值靠拢，能够实现DMFC性能的有效提升.综合模拟、实验研究及工艺研究结果，根据实际需要，设计和制备包含新功能层的MEA的相关研究也更进一步提高了DMFC的性能和实用性.就目前的研究情况而言，如果在性能提升的基础上，使用寿命再取得突破， DMFC一定会有很好的商业应用前景.
关键词:
催化剂
,
多孔电极
,
甲醇渗透
,
电催化性能
,
膜电极
,
直接甲醇燃料电池
