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基于咪唑类离子液体含氟阴离子的调控制备高质子传导率的OPBI共混膜
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作者 孙冉鑫 肖意明 +4 位作者 沈晓宇 尹振 王松博 张蕾 唐娜 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期8-16,共9页
磷酸掺杂聚苯并咪唑(PA-PBI)被认为是最具发展潜力的高温质子交换膜材料之一,但如何制备出高质子传导率的膜材料,仍是PA-PBI高温质子交换膜所面临的挑战性难题。本文通过烷基化反应、离子交换反应,合成了阴离子为PF_(6)^(-)和BF_(4)^(-... 磷酸掺杂聚苯并咪唑(PA-PBI)被认为是最具发展潜力的高温质子交换膜材料之一,但如何制备出高质子传导率的膜材料,仍是PA-PBI高温质子交换膜所面临的挑战性难题。本文通过烷基化反应、离子交换反应,合成了阴离子为PF_(6)^(-)和BF_(4)^(-)的两种咪唑类离子液体([ViEtIm]PF_(6)、[ViEtIm]BF_(4)),通过与芳醚型聚苯并咪唑(OPBI)共混并采用流延法制备了[ViEtIm]PF_(6)/OPBI和[ViEtIm]BF_(4)/OPBI膜,进一步通过红外光谱、热重分析和SEM表征验证了离子液体与OPBI共混膜结构。对共混膜进行高温质子交换膜性能研究,结果表明,[ViEtIm]PF_(6)/OPBI膜综合性能优于[ViEtIm]BF_(4)/OPBI膜及原OPBI膜,特别是在质子传导率方面,[ViEtIm]PF_(6)/OPBI膜的质子传导率高达37.6 mS/cm,分别是[ViEtIm]BF_(4)/OPBI膜和原OPBI膜的1.5倍和4.3倍。 展开更多
关键词 离子液体 聚苯并咪唑 质子交换膜 质子传导率
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磷酸插层氧化石墨烯强化膜质子传导特性研究
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作者 张婕 陈闯 +2 位作者 周国莉 王景涛 郑梦欣 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2019年第3期52-56,共5页
实验采用改进后的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),在片间插层磷酸后进而制得磷酸插层氧化石墨烯(PGO),通过流涎法将GO和PGO填充到磺化聚醚醚酮(SPEEK)基质中制备复合质子交换膜,系统测定分析了复合膜的物化特性和质子传递特性.实验结果表... 实验采用改进后的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),在片间插层磷酸后进而制得磷酸插层氧化石墨烯(PGO),通过流涎法将GO和PGO填充到磺化聚醚醚酮(SPEEK)基质中制备复合质子交换膜,系统测定分析了复合膜的物化特性和质子传递特性.实验结果表明:所制备的复合膜在290℃下具有良好的热稳定性;无水条件下,PGO的加入在膜内形成了高效质子传递通道,显著提升了复合膜的质子传递能力;在150℃下,SPEEK/PGO-50的质子传导率达7.92 mS·cm^(-1),是SPEEK空白膜的5.7倍、SPEEK/GO膜的4.6倍. 展开更多
关键词 磷酸插层氧化石墨烯 质子交换膜 传递通道 质子传导率
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金属有机骨架(MOFs)基复合质子交换膜的研究进展 被引量:1
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作者 李磊 王园园 魏国兰 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期17-27,共11页
近年来,金属有机骨架(MOFs)材料由于具有超大的比表面积和丰富的孔道结构,作为一种新型的质子导体在质子交换膜中的应用受到越来越多的关注。随着研究的不断深入,为进一步提升MOFs复合质子交换膜的各项性能,MOFs材料在质子交换膜中的物... 近年来,金属有机骨架(MOFs)材料由于具有超大的比表面积和丰富的孔道结构,作为一种新型的质子导体在质子交换膜中的应用受到越来越多的关注。随着研究的不断深入,为进一步提升MOFs复合质子交换膜的各项性能,MOFs材料在质子交换膜中的物理形态逐渐由颗粒状向连续相发展,MOFs材料的组分也呈现出由单一组分到双组分的发展态势。本文以质子交换膜中MOFs材料的物理形态为主线,将其划分为MOFs晶体/聚合物质子交换膜、第三相增强MOFs/聚合物复合质子交换膜和MOFs纳米纤维/聚合物复合质子交换膜,全面综述了MOFs材料在质子交换膜中的研究进展,并对MOFs复合质子交换膜的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 金属有机框架 复合质子交换膜 质子传导率 燃料电池
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全钒液流电池用磺化聚芴醚酮质子交换膜的制备及性能 被引量:1
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作者 叶洲麟 熊雷 +1 位作者 林起浪 陈栋阳 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期348-357,380,共11页
首先,将9,9-二(3,5-二甲基-4-羟基苯基)芴(DMBHF)、9,9-双(4-羟苯基)芴(BHF)和4,4’-二氟二苯甲酮(DFB)在高温下缩聚,得到聚芴醚酮(PFEK-x)(x=30、40、50,x为DMBHF含量,以DFB的物质的量计,下同);接着,利用溴代反应将PFEK-x的甲基功能化... 首先,将9,9-二(3,5-二甲基-4-羟基苯基)芴(DMBHF)、9,9-双(4-羟苯基)芴(BHF)和4,4’-二氟二苯甲酮(DFB)在高温下缩聚,得到聚芴醚酮(PFEK-x)(x=30、40、50,x为DMBHF含量,以DFB的物质的量计,下同);接着,利用溴代反应将PFEK-x的甲基功能化为溴甲基;然后,通过4-羟基苯磺酸钠的SN2亲核取代制得具有不同离子交换容量的磺化聚芴醚酮(SPFEK-x);最后,通过溶液浇铸法成膜并酸化,制得新型低成本质子交换膜(PEMs)。采用^(1)HNMR、FTIR、TGA对其进行了表征,并对其性能进行了测试。结果表明,SPFEK-40膜具有较高的质子传导率及离子选择性、较低的钒离子渗透率及面电阻,综合性能优异。以SPFEK-40膜组装的全钒液流电池(VRFB)在电流密度为80 m A/cm^(2)时的能量效率为88.2%,高于以Nafion 212膜组装的VRFB的84.8%。此外,以SPFEK-40膜组装的VRFB在30次循环后放电容量保持率为84.3%,远高于以Nafion 212膜组装的VRFB(66.1%)。该合成路线的原料来源广泛,价格低廉,不涉及危险的磺化反应,易于工业放大。制得的SPFEK-x均具有良好的机械性能和氧化稳定性。 展开更多
关键词 全钒液流电池 质子交换膜 聚芴醚酮 质子传导率 能量效率 功能材料
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具有烷基磺酸侧链的凝胶型聚苯并咪唑质子交换膜的制备与表征
5
作者 朱泰忠 张良 +3 位作者 黄泽权 罗伶萍 黄菲 薛立新 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1962-1971,共10页
磷酸(PA)掺杂聚苯并咪唑(PBI)以其优异的热化学稳定性和高玻璃化转变温度成为高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)的首选材料。然而,由于低温下磷酸较弱的解离度和传递速率,导致膜的质子传导性能不佳,电池冷启动困难。因此,研发可在宽温... 磷酸(PA)掺杂聚苯并咪唑(PBI)以其优异的热化学稳定性和高玻璃化转变温度成为高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)的首选材料。然而,由于低温下磷酸较弱的解离度和传递速率,导致膜的质子传导性能不佳,电池冷启动困难。因此,研发可在宽温湿度范围内高效运行的高温质子交换膜成为当前挑战。特别是拓宽其低温运行窗口、实现冷启动对这类质子交换膜燃料电池在新能源汽车领域的实际应用具有重要意义。本文通过多聚磷酸溶胶凝胶工艺与内酯开环反应设计并合成了一系列磷酸掺杂的具有柔性烷基磺酸侧链的凝胶型聚苯并咪唑质子交换膜。重点探究了烷基磺酸的引入以及侧链长度对磷酸掺杂水平、不同温湿度下的质子传导率及稳定性的影响规律。研究结果表明,所制备的质子交换膜具有凝胶型自组装片层堆叠的多孔结构,有利于吸收大量磷酸并提供质子快速传输通道。其中,PA/PS-PBI展现出了在宽温域范围内均优于目前所报道的其他工作的质子传导性能。特别是常温下,其质子传导率从原膜的0.0286S/cm提升至0.0694S/cm。80℃下,其质子传导率从原膜的0.1117S/cm提升至0.1619S/cm。200℃下,其质子传导率从原膜的0.2609S/cm提升至0.3578S/cm。此外,该膜在80℃和0%相对湿度(RH)条件下仍可具有与Nafion膜在100%RH时相当的质子传导率,为打破质子交换膜经典定义、实现宽温域(25~240℃)运行提供新的方案。 展开更多
关键词 燃料电池 凝胶 聚苯并咪唑 质子传导率
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UiO-66-NH_(2)复合磺化聚磷腈质子交换膜的制备与表征
6
作者 付凤艳 高志华 +4 位作者 王言 王晓红 张丽 王培 刘彦彬 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第10期1809-1814,共6页
金属有机框架(MOF)材料由于具有结构可调、孔隙率高、比表面积大等特点受到广泛关注。将官能团修饰的MOF引入到能够提供质子传导的离子型聚合物中,能够制备具有较高质子传导率的质子交换膜。本文将UiO-66-NH_(2)引入到磺化聚磷腈(SPFPP... 金属有机框架(MOF)材料由于具有结构可调、孔隙率高、比表面积大等特点受到广泛关注。将官能团修饰的MOF引入到能够提供质子传导的离子型聚合物中,能够制备具有较高质子传导率的质子交换膜。本文将UiO-66-NH_(2)引入到磺化聚磷腈(SPFPP)中制备了复合质子交换膜,并表征了复合膜的热稳定性能、溶胀度、吸水率和质子传导率。复合膜具有较优异的热稳定性能,复合膜的溶胀度小于纯的SPFPP膜。UiO-66-NH_(2)能够提高复合膜的保水能力,因而复合膜的吸水率高于纯的SPFPP膜。这种高的保水能力可以提高膜在高湿度条件下的质子传导率,复合膜SP/UiO-66-NH_(2)-0.6的质子传导率在80℃、100%湿度条件下可达到0.179 S/cm,而在相同条件下纯的SPFPP膜的质子传导率为0.120 S/cm。 展开更多
关键词 金属有机框架材料 UiO-66-NH_(2) 磺化聚磷腈 溶胀度 吸水率 质子传导率
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磺化聚芳醚酮砜/ZrO2复合型质子交换膜的制备与性能 被引量:7
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作者 王哲 高洪成 +3 位作者 赵成吉 常虹 张会轩 那辉 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1884-1888,共5页
通过溶胶-凝胶法制备了纳米ZrO2无机粒子,再通过溶胶共混法制备了不同ZrO2含量的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)复合膜.红外光谱显示复合膜中存在Zr—O—Zr吸收峰.扫描电镜照片显示纳米ZrO2无机粒子能够均匀地分散在SPAEKS聚合物基体中,未发生... 通过溶胶-凝胶法制备了纳米ZrO2无机粒子,再通过溶胶共混法制备了不同ZrO2含量的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)复合膜.红外光谱显示复合膜中存在Zr—O—Zr吸收峰.扫描电镜照片显示纳米ZrO2无机粒子能够均匀地分散在SPAEKS聚合物基体中,未发生团聚现象.通过对复合膜的性能测试发现,纳米ZrO2无机粒子的引入提高了复合膜的热稳定性、吸水率和质子传导率.在80℃时,SPAEKS/ZrO2-10%(质量分数)复合膜的甲醇渗透系数为5.6×10-7 cm2/s,低于SPAEKS膜的甲醇渗透系数(6.7×10-7 cm2/s).同时,复合膜在80℃时的质子传导率都在0.08 S/cm以上. 展开更多
关键词 磺化聚芳醚酮砜 质子传导率 氧化锆 复合膜 质子交换膜燃料电池
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面向全钒液流电池用磺化支化聚苯并咪唑膜的构筑
8
作者 李慧婷 刘希阳 +5 位作者 龙俊 黄文恒 李劲超 陈良 陈锓 张亚萍 《材料工程》 北大核心 2025年第7期201-211,共11页
面向全钒液流电池(VFB)应用,通过将合成的支化聚苯并咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应,制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑(sb-PBI)膜。其中,sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力(9.34×10^(-9)cm^(2)/min)、... 面向全钒液流电池(VFB)应用,通过将合成的支化聚苯并咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应,制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑(sb-PBI)膜。其中,sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力(9.34×10^(-9)cm^(2)/min)、质子传导能力(2.05×10^(-2)S/cm)和选择性(2.20×10^(6) S·min/cm^(3))。将sb-PBI-50膜装配到VFB中,在80~280 mA/cm^(2)电流密度下,其库仑效率(96.26%~98.35%)、电压效率(73.50%~90.19%)和能量效率(71.72%~86.82%)均高于商用Nafion 212膜。此外,在140 mA/cm^(2)电流密度下,使用sb-PBI-50膜的VFB可稳定进行1170次充放电循环,且保持化学结构和微观形貌稳定,说明sb-PBI-50膜在VFB中具有好的应用潜力。 展开更多
关键词 磺化支化聚苯并咪唑 质子传导率和选择性 全钒液流电池
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新型燃料电池用质子交换膜研究进展 被引量:8
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作者 陈羚 程璇 +2 位作者 彭程 张颖 范钦柏 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期736-740,共5页
传统的全氟磺酸膜Nafion 、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... 传统的全氟磺酸膜Nafion 、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 (10 0~ 16 0℃ )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。 展开更多
关键词 燃料电池 质子交换膜 甲醇 性能 质子传导率 甲醇渗透率
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一种新型磺化聚酰亚胺质子交换膜的合成与表征 被引量:6
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作者 尚玉明 谢晓峰 +2 位作者 刘洋 徐景明 毛宗强 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期2440-2443,共4页
Proton conductive membrane plays a decisive role in polymer electrolyte membrane fuel cell systems. To prepare polymer electrolyte membranes for direct methanol fuel cell(DMFC), a series of novel sulfonated polyimides... Proton conductive membrane plays a decisive role in polymer electrolyte membrane fuel cell systems. To prepare polymer electrolyte membranes for direct methanol fuel cell(DMFC), a series of novel sulfonated polyimides(SPI) were synthesized from sulfonated diamine,2,5-bis(4-aminophenoxy)benzene sulfonic acid (S-TBDA) with 3,3′,4,4′- benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA) and non-sulfonated diamine(ODA) via direct polymerization in this study.The sulfonation degree of the polymers was controlled by changing the molar ratio of the monomers. The obtained SPI membrane was then characterized with FTIR and the influence of sulfonation degree on proton conductivity, methanol permeability and other properties were investigated.With the increase of sulfonation degree,the proton conductivity and methanol permeability increased gradually.The proton conductivity of the SPI membranes ranged from 3.9×10 -3 to 3.4×10 -2 S·cm -1 and the methanol permeability was less than 1×10 -7 cm2 ·s -1.The experiment result indicated the potential of such proton conductive membrane for fuel cell applications. 展开更多
关键词 质子交换膜 磺化聚酰亚胺 直接甲醇燃料电池 质子传导率
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磺化聚芳醚酮砜/聚芳醚砜噁二唑复合型质子交换膜的制备与性能 被引量:6
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作者 马丽 程海龙 +1 位作者 徐晶美 王哲 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期639-644,共6页
为了降低质子交换膜(PEM)的甲醇渗透系数和改善PEM在中高温(80-120℃)时的质子传导率,以自制的磺化度( SD)为100%的磺化聚芳醚酮砜( SPAEKS)与聚芳醚砜噁二唑( PAESO)为原料,采用溶液共混法制备了SPAEKS/PAESO复合膜,并用傅... 为了降低质子交换膜(PEM)的甲醇渗透系数和改善PEM在中高温(80-120℃)时的质子传导率,以自制的磺化度( SD)为100%的磺化聚芳醚酮砜( SPAEKS)与聚芳醚砜噁二唑( PAESO)为原料,采用溶液共混法制备了SPAEKS/PAESO复合膜,并用傅里叶变换红外光谱( FTIR)和热重分析( TGA)对其进行了表征.结果表明,该复合膜具有较好的化学稳定性和热稳定性.扫描电子显微镜( SEM)照片显示,复合膜具有较好的致密结构,其甲醇渗透系数为3.9×10^-7-6.6×10^-7 cm2/s,低于SPAEKS的8.7×10^-7 cm2/s.在100℃时复合膜的质子传导率达到0.074 S/cm,高于SPAEKS膜的0.066 S/cm. 展开更多
关键词 氮杂环 噁二唑 复合膜 质子传导率
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侧链型磺化聚芳醚酮/磺化聚乙烯醇复合型直接甲醇燃料电池用质子交换膜 被引量:4
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作者 程海龙 徐晶美 +4 位作者 王哲 任春丽 白洪伟 赵成吉 张会轩 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1515-1523,共9页
通过溶液共混法制备了不同磺化聚乙烯醇(SPVA)含量的侧链型磺化聚芳醚酮/磺化聚乙烯醇(S-SPAEK/SPVA)复合膜.应用红外光谱(FTIR)对复合膜进行了表征,扫描电镜(SEM)显示SPVA均匀分布在复合膜中.通过对复合膜的性能测试发现该系列复合膜... 通过溶液共混法制备了不同磺化聚乙烯醇(SPVA)含量的侧链型磺化聚芳醚酮/磺化聚乙烯醇(S-SPAEK/SPVA)复合膜.应用红外光谱(FTIR)对复合膜进行了表征,扫描电镜(SEM)显示SPVA均匀分布在复合膜中.通过对复合膜的性能测试发现该系列复合膜具有良好的热性能、较高的吸水率和保水能力.SPVA中的羟基能有效地阻碍甲醇的透过,甲醇渗透系数从S-SPAEK/SPVA5复合膜的7.9×10-7cm2·s-1降低到S-SPAEK/SPVA30的1.3×10-7cm2·s-1,比S-SPAEK膜的11.5×10-7cm2·s-1降低了一个数量级.SPVA的引入增加了亲水基团数量,增加了复合膜的吸水和保水能力,有利于质子按照"Vehicle"机理和"Grotthuss"机理进行传递,柔软的SPVA链段与S-SPAEK侧链聚集成亲水相区,形成连续的质子传输通道,提高了复合膜的质子传导率.在25和80℃时,S-SPAEK/SPVA30复合膜的质子传导率分别达到了0.071和0.095S·cm-1.可见,S-SPAEK/SPVA复合膜有望在直接甲醇燃料电池中得到应用. 展开更多
关键词 磺化聚芳醚酮 磺化聚乙烯醇 复合膜 质子传导率 甲醇渗透率
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磺化聚醚砜纳米纤维复合质子交换膜的制备及其性能 被引量:5
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作者 王利媛 康卫民 +2 位作者 庄旭品 鞠敬鸽 程博闻 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期19-26,共8页
为开发燃料电池用高性能全氟磺酸(Nafion)质子交换膜,采用静电纺丝技术制备不同磺化度的磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维,将其作为添加剂引入Nafion基体中,制备SPES纳米纤维/Nafion复合质子交换膜。探讨纺丝液浓度、纺丝电压、接收距离对SPES... 为开发燃料电池用高性能全氟磺酸(Nafion)质子交换膜,采用静电纺丝技术制备不同磺化度的磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维,将其作为添加剂引入Nafion基体中,制备SPES纳米纤维/Nafion复合质子交换膜。探讨纺丝液浓度、纺丝电压、接收距离对SPES纳米纤维纺丝过程及纤维形貌的影响。在最优纺丝工艺下,着重研究不同磺化度SPES纳米纤维对复合膜微观结构、吸水率、溶胀率、质子传导率及甲醇渗透率等性能的影响。结果表明:在SPES质量分数为30%,纺丝电压为30 kV,接收距离为20 cm条件下制得磺化度为64%的SPES纳米纤维,将其作为添加剂构筑得到复合Nafion质子交换膜,该膜具有平衡的质子传导(0.144 S/cm)与甲醇渗透性(7.58×10-7 cm^2/s),综合性能最佳,满足高性能甲醇燃料电池的应用需求。 展开更多
关键词 质子交换膜 静电纺丝 磺化聚醚砜 纳米纤维 质子传导率 燃料电池
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磷酸化二氧化硅填充磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及表征(英文) 被引量:3
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作者 吴洪 杨昊 +2 位作者 赵宇宁 李震 姜忠义 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期358-367,共10页
制备了两种磷酸化改性的介孔二氧化硅亚微米球形颗粒,分别为仅外表面接枝磷酸根基团的颗粒(PMPS-Ⅰ)和内外表面均接枝磷酸根基团的颗粒(PMPS-Ⅱ)。颗粒具有均一的尺寸和规则排布的六面体一维贯通孔道。将制备的二氧化硅颗粒与磺化聚醚醚... 制备了两种磷酸化改性的介孔二氧化硅亚微米球形颗粒,分别为仅外表面接枝磷酸根基团的颗粒(PMPS-Ⅰ)和内外表面均接枝磷酸根基团的颗粒(PMPS-Ⅱ)。颗粒具有均一的尺寸和规则排布的六面体一维贯通孔道。将制备的二氧化硅颗粒与磺化聚醚醚酮(SPEEK)溶液共混制备杂化膜。与填充PMPS-Ⅰ的杂化膜相比,填充PMPS-Ⅱ的杂化膜显示出较好的质子传导性能。当PMPS-Ⅱ的填充量为5%(质量)时,杂化膜在60℃、100%相对湿度下最高质子传导率为0.241 S·cm^(-1)。研究结果表明,连续贯通的质子传递通道有助于提高杂化膜的质子传导率。 展开更多
关键词 燃料电池 质子传导率 甲醇渗透率 磷酸化 二氧化硅
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高温质子交换膜研究进展 被引量:18
15
作者 吴魁 解东来 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2202-2206,2220,共6页
高温质子交换膜燃料电池解决了传统质子交换膜燃料电池催化剂易受CO等杂质气体毒化、水热管理复杂等问题,成为当今燃料电池发展的主要方向。高温质子交换膜是实现高温操作的关键部分。本文结合质子传递机理,分析了以水作为质子溶剂、非... 高温质子交换膜燃料电池解决了传统质子交换膜燃料电池催化剂易受CO等杂质气体毒化、水热管理复杂等问题,成为当今燃料电池发展的主要方向。高温质子交换膜是实现高温操作的关键部分。本文结合质子传递机理,分析了以水作为质子溶剂、非水质子溶剂质子交换膜以及无机固态质子导体膜的研究现状,认为有机/无机复合膜和非水质子溶剂膜,尤其是其中的磷酸掺杂的PBI膜是高温质子交换膜的发展方向。 展开更多
关键词 燃料电池 质子交换膜 高温 质子传导率
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磺化聚醚醚酮/蒙脱土复合型质子交换膜制备与性能 被引量:9
16
作者 张高文 周震涛 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期6-9,共4页
以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为基体,以有机改性的蒙脱土(OMMT)为无机相,采用溶液插层法成功制备出了可望应用于直接甲醇燃料电池的SPEEK/OMMT复合型质子交换膜.通过X射线衍射(XRD)表征了复合膜的微观结构,并采用交流阻抗和隔膜扩散方法分别... 以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为基体,以有机改性的蒙脱土(OMMT)为无机相,采用溶液插层法成功制备出了可望应用于直接甲醇燃料电池的SPEEK/OMMT复合型质子交换膜.通过X射线衍射(XRD)表征了复合膜的微观结构,并采用交流阻抗和隔膜扩散方法分别考察了复合膜的质子传导性能和阻醇性能.结果表明,蒙脱土的片层间距超过4.4 nm,SPEEK高分子链已插层到蒙脱土片层之间.与纯SPEEK膜相比,SPEEK/OMMT复合膜的质子传导率有所降低,但在90℃也达到了1.2×10-2S/cm的水平,而且蒙脱土的加入明显地降低了SPEEK膜的甲醇渗透率. 展开更多
关键词 直接甲醇燃料电池 磺化聚醚醚酮 蒙脱土 质子传导率 甲醇渗透率
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基于微孔聚四氟乙烯的复合质子交换膜 被引量:2
17
作者 李雷 蒋金芝 +2 位作者 尚玉明 冯少广 谢晓峰 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1395-1399,共5页
研究了基于微孔聚四氟乙烯(PTFE)的复合方式,通过将自制ABPSH40树脂——N,N-二甲基乙酰胺溶液流延在用液相介质表面处理法改性过的聚四氟乙烯微孔膜表面上,制得了均匀的ABPSH40/PTFE增强复合质子交换膜。采用扫描电镜(SEM)观察复合膜的... 研究了基于微孔聚四氟乙烯(PTFE)的复合方式,通过将自制ABPSH40树脂——N,N-二甲基乙酰胺溶液流延在用液相介质表面处理法改性过的聚四氟乙烯微孔膜表面上,制得了均匀的ABPSH40/PTFE增强复合质子交换膜。采用扫描电镜(SEM)观察复合膜的表面及断面形态,采用气相色谱仪(GC)测定了复合膜的甲醇渗透性,利用交流阻抗(AC)测定了膜的质子传导率。结果表明,ABPSH40树脂在复合膜内分布均匀,而且PTFE膜微孔填堵充分;复合膜具有优越的尺寸稳定性,较低的甲醇渗透率和接近Nafion膜的质子传导率,和ABPSH40均质膜进行比较后的优点明显。ABPSH40/PTFE增强复合质子交换膜可望成为一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜。 展开更多
关键词 微孔聚四氟乙烯 复合膜 甲醇渗透率 尺寸稳定性 质子传导率 燃料电池
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库仑滴定法测定燃料电池中质子交换膜的离子交换当量 被引量:7
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作者 薛斌 蒙红平 陈浩斌 《理化检验(化学分册)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期571-573,共3页
质子交换膜是燃料电池的重要组成部分,可利用其实现氢能转化为电能的输出,质子交换膜已成为国内外能源化学的研究热点[1-2]。目前市场供应的质子交换膜多以磺酸基团(-SO3H)为质子传递单元,若要提高质子交换膜的电导率,则必须增大质子交... 质子交换膜是燃料电池的重要组成部分,可利用其实现氢能转化为电能的输出,质子交换膜已成为国内外能源化学的研究热点[1-2]。目前市场供应的质子交换膜多以磺酸基团(-SO3H)为质子传递单元,若要提高质子交换膜的电导率,则必须增大质子交换膜上磺酸的含量。相关行业以离子交换当量衡量质子交换膜内酸的含量,质子交换膜的离子交换当量越低,膜上质子传导率越高,内电阻越小,利用其制备得到的燃料电池性能越好。 展开更多
关键词 质子交换膜 离子交换当量 燃料电池 滴定法测定 库仑 磺酸基团 质子传导率 能源化学
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应用于直接甲醇燃料电池的低磺化度聚砜/磺化聚乙烯醇复合膜的制备及其性能
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作者 袁成云 潘曼坪 +2 位作者 严岑琪 汪映寒 程沛 《高分子材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期144-152,共9页
针对传统的磺化芳香族聚合物膜存在的质子传导性能、阻醇性能和力学性能难以同时提高的问题,文中采用低磺化度聚砜(SPSU)提供优异力学性能、磺化聚乙烯醇(SPVA)提供优异的质子传导性能和阻醇性能,通过溶液共混制备了一系列不同SPSU含量... 针对传统的磺化芳香族聚合物膜存在的质子传导性能、阻醇性能和力学性能难以同时提高的问题,文中采用低磺化度聚砜(SPSU)提供优异力学性能、磺化聚乙烯醇(SPVA)提供优异的质子传导性能和阻醇性能,通过溶液共混制备了一系列不同SPSU含量的SPSU/SPVA复合膜。SPSU在复合膜中以分散相存在,分散相尺寸随着SPSU含量的增加逐渐变大最后形成网状连续相。SPSU/SPVA复合膜的尺寸稳定性优异,同时展示出了优异的阻醇性能,其中SPSU/SPVA(9/1)的甲醇渗透率仅为0.2×10^(-7)cm^(2)/s,与重铸Nafion相比降低了2个数量级。复合膜的质子传导率随SPSU含量变化不明显,但更低的甲醇渗透率使复合膜具有更高的质子选择性,有望应用在直接甲醇燃料电池中。 展开更多
关键词 低磺化度聚砜 磺化聚乙烯醇 复合膜 甲醇渗透率 质子传导率
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聚苯胺复合离子膜及液流电池性能研究
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作者 李雅倩 王权 +3 位作者 张可欣 刘巧鸿 宋芃 安全福 《膜科学与技术》 北大核心 2025年第2期1-11,共11页
铁-铬氧化还原液流电池(ICRFB)相对成本较低,在大规模储能领域中具有较好的应用前景。其中,质子交换膜作为铁-铬氧化还原液流电池的重要组件,对电池储能效率具有较大影响,因此开发新型高性能质子交换膜材料至关重要。本研究通过在Nafio... 铁-铬氧化还原液流电池(ICRFB)相对成本较低,在大规模储能领域中具有较好的应用前景。其中,质子交换膜作为铁-铬氧化还原液流电池的重要组件,对电池储能效率具有较大影响,因此开发新型高性能质子交换膜材料至关重要。本研究通过在Nafion膜中掺杂聚苯胺纳米管(PANI),成功制备了一系列不同掺杂量的聚苯胺复合离子膜。PANI纳米管的引入提高了膜的保水率和尺寸稳定性,并增强了质子传导性能。实验结果表明,Nafion/PANI-0.5膜在80℃下的质子电导率达到223.4×10^(-2)S/cm。采用该膜的ICRFB单电池在电流密度为100 mA/cm^(2)时,库仑效率(CE)和能量效率(EE)均优于Nafion膜,分别达到97.9%和87.2%。本研究制备的Nafion/PANI-0.5膜在ICRFB中的应用中展现出良好的性能,为提升液流电池储能系统的整体效能提供了新的思路。 展开更多
关键词 铁铬液流电池 聚苯胺纳米管 质子交换膜 质子传导率
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