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磷酸基COFs/Nafion复合膜的质子通道调控及其性能研究
1
作者
宋国庆
李旭
+1 位作者
张东伟
何春清
《电源技术》
北大核心
2025年第5期1019-1026,共8页
质子交换膜燃料电池是一种将化学能转化为电能的发电装置,开发高效且环保的质子交换膜对于满足人们对清洁能源的需求至关重要。Nafion膜是一种商用的质子交换膜,在高湿度下易发生溶胀。为了提高Nafion膜的质子传导能力,可在其中简单掺...
质子交换膜燃料电池是一种将化学能转化为电能的发电装置,开发高效且环保的质子交换膜对于满足人们对清洁能源的需求至关重要。Nafion膜是一种商用的质子交换膜,在高湿度下易发生溶胀。为了提高Nafion膜的质子传导能力,可在其中简单掺杂小分子无机酸,然而该方法容易导致交换膜发生泄漏。为了同时提高Nafion质子交换膜的机械性能和质子电导率,通过界面法合成含有磷酸基的共价有机框架(COFs,TpPa-PO_(3)H_(2))并将其掺入Nafion基体中。采用溶液浇铸法制得一系列TpPa-PO_(3)H_(2)/Nafion复合质子交换膜,并利用多种方法系统研究了磷酸基COFs掺杂对复合膜的微结构和性能的影响。掺杂TpPa-PO_(3)H_(2)可降低复合膜的结晶度,显著提高吸水率。磷酸基COFs和Na-fion基质间强烈的静电作用改善了复合膜的机械性能和热稳定性,降低了溶胀率。测试结果表明磷酸基COFs/Nafion复合膜质子电导率比纯Nafion膜最高可提升101%,单电池功率密度最高可提升81.2%,是一类综合性能良好的燃料电池用质子交换膜。
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关键词
质子交换膜
磷酸基共价有机框架
燃料电池
质子电导率
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职称材料
题名
磷酸基COFs/Nafion复合膜的质子通道调控及其性能研究
1
作者
宋国庆
李旭
张东伟
何春清
机构
武汉大学物理科学与技术学院
河南工程学院理学院河南省能源转换与存储材料工程中心
出处
《电源技术》
北大核心
2025年第5期1019-1026,共8页
基金
国家自然科学基金项目(12375288,12075172)。
文摘
质子交换膜燃料电池是一种将化学能转化为电能的发电装置,开发高效且环保的质子交换膜对于满足人们对清洁能源的需求至关重要。Nafion膜是一种商用的质子交换膜,在高湿度下易发生溶胀。为了提高Nafion膜的质子传导能力,可在其中简单掺杂小分子无机酸,然而该方法容易导致交换膜发生泄漏。为了同时提高Nafion质子交换膜的机械性能和质子电导率,通过界面法合成含有磷酸基的共价有机框架(COFs,TpPa-PO_(3)H_(2))并将其掺入Nafion基体中。采用溶液浇铸法制得一系列TpPa-PO_(3)H_(2)/Nafion复合质子交换膜,并利用多种方法系统研究了磷酸基COFs掺杂对复合膜的微结构和性能的影响。掺杂TpPa-PO_(3)H_(2)可降低复合膜的结晶度,显著提高吸水率。磷酸基COFs和Na-fion基质间强烈的静电作用改善了复合膜的机械性能和热稳定性,降低了溶胀率。测试结果表明磷酸基COFs/Nafion复合膜质子电导率比纯Nafion膜最高可提升101%,单电池功率密度最高可提升81.2%,是一类综合性能良好的燃料电池用质子交换膜。
关键词
质子交换膜
磷酸基共价有机框架
燃料电池
质子电导率
Keywords
proton exchange membrane
phosphonate-based covalent organic framework
fuel cell
proton conductivity
分类号
TM911 [电气工程—电力电子与电力传动]
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作者
出处
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1
磷酸基COFs/Nafion复合膜的质子通道调控及其性能研究
宋国庆
李旭
张东伟
何春清
《电源技术》
北大核心
2025
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