全氟磺酸膜国外专利技术分析

全氟磺酸膜以聚四氟乙烯为骨架、末端带有磺酸根的烯醚结构为侧链的全氟聚合物制备得到,可被用于氯碱工业、质子交换膜燃料电池等领域。本文通过对国外主要申请人日本旭哨子株式会社以及美国陶氏杜邦公司的专利申请进行分析,了解国外技术发展水平。

全氟磺酸膜国内专利技术分析

全氟磺酸膜是以聚四氟乙烯为骨架,末端带有磺酸根的烯醚结构为侧链的全氟聚合物,可被用于氯碱工业、质子交换膜燃料电池等领域。本文分析了东岳氟硅科技集团有限公司各下属企业和中国科学院大连化学物理研究所申请相关专利的技术特点和优势,总结了国内全氟磺酸膜技术发展现状。

全氟磺酸膜电化学性能测试仪的研制

全氟磺酸膜的电化学性能能直接反映膜的质量,是正确使用全氟磺酸膜的重要依据.采用四电极系统恒电位/恒电流方式对膜电导、膜电势和膜介电常数三项电化学性能进行测试.介绍了测试方法和相应的电路原理.实际测定了NX901膜的电化学性能参数.

全氟磺酸膜的离子选择性

研究了Nafion117膜(一种全氟磺酸膜)对阳离子的选择性,测定了含K^+、Ni^(2+)及Fe^(3+)的Nafion 117膜的离子选择性系数,实验发现含H^+、K^+、Pb^(2+)、Ni^(2+)、Co^(2+)、Fe^(3+)等离子的膜都能较好符合Nemst响应.膜对一价离子的选择性优于二价及三价离子.

全氟磺酸膜燃料电池的研究

电解质膜的性能直接影响燃料电池的性能。目前全氟磺酸树脂膜(PFSA)是燃料电池应用最广泛的电解质膜,具有良好的稳定性和质子电导率。在研究高温质子传导率和燃料渗透率的基础上,采用磺化度为30%的磺化聚砜(SPSF)对全氟磺酸膜进行改性,取得了良好效果,为全氟磺酸膜燃料电池的商业化应用打下了良好的基础。

全氟磺酸膜溶胀性能各向异性的原因及消除方法探究

经熔融挤出的全氟磺酸膜,经过后期的单向拉伸会产生单向取向,从而展现出各向异性,不利于膜性能的均一化。通过改变膜的挤出条件研究生产过程中造成膜各向异性的原因,并通过热处理方法探究消除该各向异性的途径。

应用于燃料电池的全氟磺酸膜及其改性

对近年来国内外应用于燃料电池的全氟磺酸膜及其改性膜的研究进行了综述和分析.全氟磺酸膜质子传导率高、化学稳定性好、使用寿命长,广泛应用于低温燃料电池中.但其成本偏高,燃料渗透严重;并且当膜内含水量较低或由于电池操作温度高于100℃而又无水的补充时,电导率会明显下降,严重影响电池的性能.鉴于以上不足,研究者对全氟磺酸膜进行了各种改性,以使之适应各种燃料电池的工作需求.低EW值、低成本、耐高温和结构稳定的离子交换膜及其改性膜将是今后研究的重点.

全氟磺酸中空纤维膜的结构研究

本文用熔融纺丝的方法，纺制了全氟磺酸中空纤维膜。经化学处理后，用透射电镜和动态力学粘弹仪，对其结构进行了研究，并用称重法测试其对水的吸附行为，结果表明：透射电镜可以直接观察到Ａｇ＋染色后的Ｓｉｏｃｉｏｎ—Ｈ中的离子簇；由于离子簇的束缚，与Ｓｉｏｃｉｏｎ—Ｆ相比，Ｈ型和盐型Ｓｉｏｃｉｏｎ中空纤维膜的玻璃化转变温度和低温转变峰向高温方向推移；Ｓｉｏｃｉｏｎ—Ｈ中空纤维膜对水的吸附性能随交换容量的增加逐步增强。

全氟磺酸中空纤维膜的成形工艺研究（Ⅰ）

以全氟磺酸树脂熔体的模口膨化比为依据，设计并制造了适合全氟磺酸中空纤维膜成形所需要的单孔、中空、充气式喷丝头组件，并纺制了一系列不同规格的全氟磺酸中空纤维膜。

全氟磺酸树脂膜催化合成乙酸异戊酯的研究

以全氟磺酸树脂膜为催化剂得到冰乙酸和异戊醇反应合成乙酸异戊酣适宜的反应条件。当n酸:n醇=1.2:1,催化剂用量(质量分数)为反应物总量的2%,反应温度为110℃,反应时间为1.5h的条件下,酯收率可达98.1%。该催化剂使用后无须任何处理可重复使用,是一种稳定性好的环境友好催化剂。

燃料电池全氟磺酸质子交换膜研究进展

全氟磺酸质子交换膜作为质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池的关键部件得到广泛关注.介绍了国内外全氟磺酸质子交换膜的发展历程和现状,讨论了商业化全氟磺酸膜存在的高温质子传导率低和燃料渗透率高等问题.最后结合我们的研究工作综述了解决这些问题的方法和研究进展.

全氟磺酸离子交换膜的制备与性能研究

采用四氟乙烯、六氟丙烯和全氟磺酰基乙烯基醚共聚合成了全氟磺酸离子交换树脂,通过溶液浇铸法将其制成全氟磺酸离子交换膜(PSAIM)。PSAIM膜显示出优良的力学性能、电化学性能以及化学稳定性。TGA测试结果表明,PSAIM膜的初始热分解温度超过 400℃;DSC测试结果显示,膜中存在微观相分离,该膜具有三个热转变温度,分别对应于非晶区、离子簇区和结晶区。

全氟磺酸树脂的熔融挤出加工性能及其离子交换膜的制备

用熔融挤出法制得不同厚度、表观平整密实的全氟磺酸离子交换膜(PFSIEM).利用热失重(TGA)、示差扫描量热分析(DSC)、毛细管流变仪、X射线衍射(XRD)研究了全氟磺酸树脂(PFSR)的热稳定性、熔体流变特征及挤出薄膜的结晶特性.实验表明:在400℃之前树脂热稳定性很好;全氟磺酸树脂熔体属假塑性流体,具有切力变稀特性,可以用熔融挤出法加工成膜;熔融挤出加工过程几乎没有改变树脂的结晶性能,挤出薄膜有一定的结晶度.研究了挤出机螺杆转速与三辊上光机线速度对薄膜成型性的影响,结果表明:当螺杆转速超过45 r/min时,PFSR不能塑化成型为薄膜;特定螺杆转速下,在一定范围内调节上光机线速度可制得厚度不同的薄膜.

流延法制全氟磺酸质子交换膜的性能研究(英文)

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。对流延法制全氟磷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。

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。

离子液体掺杂改性全氟磺酸复合膜的电导率

将三乙胺作用后的全氟磺酸离子膜(PFSA)与咪唑基离子液体进行掺杂改性,分别以甲醇及水为介质制备了复合膜A和B,采用交流阻抗法测定了膜的电导率,结果表明,当温度从30℃升至90℃时,含5%、10%、15%和20%离子液体的复合膜A的电导率为0.92×10^(-5)~3.52×10^(-5)S·cm^(-1),复合膜B的电导率为0.59×10^(-5)~2.38×10^(-5)S·cm^(-1),而PFSA的电导率为0.30×10^(-5)~1.21×10^(-5)S·cm^(-1),复合膜较PFSA膜的电导率增大2~3倍,膜的电导率随温度的升高而增大;测定了-25~0℃时PFSA及复合膜的电导率,由Arrhenius方程求解的复合膜A、B的活化能E为1.62~2.47 k J/mol。

燃料电池用全氟磺酸质子交换膜领域专利申请状况分析

本文针对燃料电池用全氟磺酸质子交换膜领域进行了国内外专利检索,并从专利申请趋势、专利申请地域分布、技术主题分布、技术功效、申请人状况等角度对检索到的专利申请进行研究和分析。希望本文的分析结果能为我国相关企业确定研发方向、寻找合作伙伴提供参考。

燃料电池用高性能质子交换膜研究进展

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)具有高效、环保等特点,在解决能源、环境等问题方面极具发展潜力。质子交换膜(Proton Exchange Membrane,PEM)是PEMFC的关键部件之一,影响电池的性能和成本。现有商用Nafion系列PEM存在成本高、电导率与机械性能较难兼备等问题,成本低廉、性能优异的PEM有助于提高燃料电池的性能和商业化推广。针对膜材料的电导率与机械性能的兼容问题,研究人员从膜的组成材料和微纳结构等方面出发,设计了多种增强型PEM。简要介绍了PEMFC对PEM的要求;重点综述了基于纳米材料改性、复合树脂交联、多孔骨架支撑等的新型PEM制备方法;比较了改性前后膜性能特点,并对PEM制备过程存在的问题做了简要分析;对PEM的研究方向进行了展望。

碳气凝胶改性全氟磺酸质子交换膜的性能

利用苯酚-甲醛体系的碳气凝胶对全氟磺酸质子交换膜进行改性,考察了碳气凝胶粒径以及添加量对改性效果的影响,并将其应用于电吸附脱盐过程分析了其脱盐效果。结果表明,采用平均粒径为9.76 nm,比表面积为590 m2/g且质量分数为2%添加量的中孔碳气凝胶改性后的全氟磺酸质子交换膜在含水率、保水率、溶胀度以及导电性方面性能优异,并且应用于电吸附脱盐过程效果明显。

全钒液流电池用新型全氟磺酸离子交换膜制备及性能研究

通过溶液流延成膜法制备了具有不同离子交换容量(IEC)的全氟磺酸(PFSA)离子交换膜,并测试了其吸水率、电导率、钒离子(Ⅴ(Ⅳ))透过率和选择性系数。研究发现,具有高IEC值的PFSA离子交换膜具有相对较低的Ⅴ(Ⅳ)离子透过率和较高的质子电导率。其中IEC值为1.10mmol/g的PFSA离子交换膜对Ⅴ(Ⅳ)离子具有最高的选择性,其选择性系数为Nafion 117膜的2.97倍。