我国燃料电池汽车用质子交换膜产业发展分析

氢燃料电池汽车是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一,质子交换膜作为氢燃料电池的核心原材料,其性能的好坏直接决定着燃料电池的性能和使用寿命,因而也成为近年来研究的热点。按照含氟量对质子交换膜进行分类,主要包括全氟磺酸质子交换膜、部分氟化聚合物质子交换膜、复合质子交换膜和新型非氟化聚合物质子交换膜,其中全氟磺酸质子交换膜由于其优异的性能成为当前最为商业化的电解质膜。未来几年,随着氢燃料电池汽车规模化应用,质子交换膜也必将迎来新的高峰,蕴藏着巨大的市场潜力。我国质子交换膜产业整体正处于加速发展阶段,市场开始活跃,企业正在加速布局,但目前产能利用率较低。国内质子交换膜整体供给仍然不足,大部分需求方仍使用进口膜。国内生产企业正在加速发展,部分代表性企业已经实现批量供货,并正在扩大产能,其他企业也在加快布局。全氟磺酸质子交换膜仍然是当前商业化应用的最优选择,如何在提升性能的同时降低成本是重点研究方向。从长远看,在发展全氟磺酸质子交换膜的同时,仍需布局发展部分氟化、无氟型以及复合质子交换膜。

含磷酸结构全氟磺酸质子交换膜研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有独特的能源转化和储存方式,因此引起了科学家广泛的研究兴趣.全氟磺酸质子交换膜(PFSA)是目前低温型PEMFCs(<100℃)中应用最为广泛的关键核心材料之一,在很大程度上决定着PEMFCs的性能优劣.提高工作温度可以赋予PEMFCs更高的转化效率、更快电极反应、更高的杂质耐受能力、更便捷的水热管理方式等,然而,质子交换膜(PEM)在高温下的传质性能衰减阻碍PEMFCs的高温应用.引入磷酸结构是目前改善PEM高温传质性能常用的策略.本文总结了近年来含磷酸结构全氟磺酸质子交换膜的研究进展,并讨论了引入磷酸结构后存在的问题,为后续的高温质子交换膜的研究工作提供指导作用.

氟表面活性剂和氟聚合物(Ⅸ)--全氟磺酸树脂和全氟磺酸离子交换膜

全氟磺酸树脂(PFAR)及其前体全氟磺酰氟树脂(PFSR),以及由其为基材制备的全氟磺酸离子交换膜(PFSIEM)是重要的氟化工产品,在氯碱工业、燃料电池、化工生产和国防安全等领域有重要应用。介绍了PFSR,PFAR和PFSIEM的发展历程、产品种类、制备方式、加工方法、表征方法和产品应用,并对其研究热点及我国在该领域的发展进行了展望。

氢燃料电池质子交换膜研究现状及展望

使用氢燃料电池能够有效解决汽车的碳排放问题,而质子交换膜是其中最为核心的原材料之一。目前氢燃料电池质子交换膜的研究主要集中在降低成本、提升寿命、改善环境耐受性等方面,重点关注膜的机械强度、质子电导率、热稳定性和化学稳定性等核心性能指标。基于氢燃料电池质子交换膜现有基础研究和产业化研究现状,从聚合物基体的选择及改性方式、成膜工艺等角度进行总结,并对未来的发展方向作出展望。

全氟磺酸树脂的性能和应用

介绍了全氟磺酸树脂的应用发展概况,讨论了膜的结构、性能以及它们在质子交换膜燃料电池中的应用。

炭黑改性质子交换膜的制备及其性能研究

制备Nafion膜（M1）和添加炭黑的改性Nafion膜（M2）,探索成膜的工艺条件,比较了膜改性前后含水率、溶胀度和阻挡OH-能力等性质,并将改性前后的Nafion膜应用于微生物燃料电池的质子交换膜,比较其产电性能.结果表明：适宜成膜温度为180℃、刮膜温度为40～50℃;与Nafion膜相比,加炭黑0.5％的Nafion膜的含水率增加、溶胀度降低、阻碍OH-能力增强;电池性能试验表明采用炭黑改性质子交换膜的电池内阻减小11％、功率密度增加15％,对应电池的产电性能优于不加炭黑的Nafion膜.