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Proton-Exchange Sulfonated Poly (ether ether ketone) (SPEEK)/SiOx-S Composite Membranes in Direct Methanol Fuel Cells 被引量:6
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作者 高启君 王宇新 +2 位作者 许莉 卫国强 王志涛 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第2期207-213,共7页
A sulfonated poly(ether ether ketone)(SPEEK) membrane with a fairly high degree of sulfonation(DS) can swell excessively and even dissolve at high temperature.To solve these problems,insolvable functionalized silica p... A sulfonated poly(ether ether ketone)(SPEEK) membrane with a fairly high degree of sulfonation(DS) can swell excessively and even dissolve at high temperature.To solve these problems,insolvable functionalized silica powder with sulfonic acid groups(SiOx-S) was added into the SPEEK matrix(DS = 55.1%) to prepare SPEEK/SiOx-S composite membranes.The decrease in both the swelling degree and the methanol permeability of the membranes was a dose-dependent result of addition of the SiOx-S powder.Pure SPEEK membrane swelled 52.6% at 80°C,whereas the SPEEK/SiOx-S(15%,by mass) membrane swelled only 27.3% at the same temperature.From room temperature to 80℃,all SPEEK/SPEEK/SiOx-S composite membranes had methanol permeability of about o ne order of magnitude lower than that of Nafion?115.Compared with pure SPEEK membranes,the addition of the SiOx-S powder not only leads to higher proton conductivity,but also increases the dimensional stability at higher temperatures,and greater proton conductivity can be achieved at higher temperature.The SPEEK/SiOx-S(20%,by mass) membrane could withstand temperature up to 145°C,at which in 100% relative humidity(RH) its proton conductivity exceeded slightly that of Nafion?115 membrane and reached 0.17 S·cm-1,while pure SPEEK membrane dissolved at 90°C.The SPEEK/SiOx-S composite membranes are promising for use in direct methanol fuel cells because of their good dimensional stability,high proton conductivity,and low methanol permeability. 展开更多
关键词 直接甲醇燃料电池 磺化聚醚醚酮 SIOX 复合膜 质子交换 质子导电性 甲醇渗透率
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Proton-exchange Sulfonated Poly(ether ether ketone)/Sulfonated Phenolphthalein Poly(ether sulfone) Blend Membranes in DMFCs 被引量:3
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作者 高启君 王宇新 +2 位作者 许莉 王志涛 卫国强 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第6期934-941,共8页
sulfonated (醚醚酉同类)(SPEEK ) poly,有 sulfonation (DS ) 的相当高的度的膜过分地胀大并且甚至溶解在高温度。解决这些问题, sulfonated 酚酞 poly (醚 sulfone )(SPES-C, DS53.7%) 与 SPEEK 矩阵被混合(DS55.1% , 61.7%) 准备... sulfonated (醚醚酉同类)(SPEEK ) poly,有 sulfonation (DS ) 的相当高的度的膜过分地胀大并且甚至溶解在高温度。解决这些问题, sulfonated 酚酞 poly (醚 sulfone )(SPES-C, DS53.7%) 与 SPEEK 矩阵被混合(DS55.1% , 61.7%) 准备 SPEEK/SPES-C 混合膜。在胀大的度和膜的甲醇渗透的减少是剂量依赖者。纯 SPEEK (DS61.7%) 膜在 70 &#xb0 在水里完全溶解; C SPEEK (DS61.7%)/SPES-C 的胀大的度(40% ,由质量) 膜在 80 &#xb0 是 29.7% ; C。从房间温度到 80 &#xb0; C,所有 SPEEK (DS55.1%)/SPES-C 混合膜的甲醇渗透比 Nafion&#xae 的低大约一个数量级; 115。在更高的温度, SPES-C 聚合物的增加增加维的稳定性和更大的质子电导率能被完成。SPEEK (DS=55.1%)/SPES-C (40% ,由质量) 膜能承受温度直到 150 &#xb0; C。SPEEK (DS55.1%)/SPES-C 的质子电导率(30% ,由质量) 膜接近 0.16 S&#xb7;匹配 Nafion&#xae 的厘米 <sup>&#x2212;1</sup>, ; 115 在 140 &#xb0; C 和 100% RH,当纯 SPEEK (DS55.1%) 膜溶解在 90 &#xb0 时; C。因为他们的好维的稳定性,高质子传导性,和低甲醇渗透, SPEEK/SPES-C 混合膜为在直接甲醇燃料房间的使用是有希望的。 展开更多
关键词 聚醚醚酮 磺化度 共混膜 聚醚砜 DMFC 质子交换 NAFION膜 尺寸稳定性
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Sulfonated poly(ether ether ketone)/zirconium tricarboxybutylphosphonate composite proton-exchange membranes for direct methanol fuel cells
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作者 Qijun GAO Mianyan HUANG +2 位作者 Yuxin WANG Yuquan CAI Li XU 《Frontiers of Chemical Science and Engineering》 SCIE EI CSCD 2008年第1期95-101,共7页
Sulfonated poly(ether ether ketone)(SPEEK)is a very promising alternative membrane material for direct methanol fuel cells.However,with a fairly high degree of sulfonation(DS),SPEEK membranes can swell excessively and... Sulfonated poly(ether ether ketone)(SPEEK)is a very promising alternative membrane material for direct methanol fuel cells.However,with a fairly high degree of sulfonation(DS),SPEEK membranes can swell excessively and even dissolve at high temperature.This restricts mem-branes from working above a high tolerable temperature to get high proton conductivity.To deal with this contra-dictory situation,insolvable zirconium tricarboxybutyl-phosphonate(Zr(PBTC))powder was employed to make a composite with SPEEK polymer in an attempt to improve temperature tolerance of the membranes.SPEEK/Zr(PBTC)composite membranes were obtained by casting a homogeneous mixture of Zr(PBTC)and SPEEK in N,N-dimethylacetamide on a glass plate and then evaporating the solvent at 60℃.Many characteristics were investigated,including thermal stability,liquid uptake,methanol permeability and proton conductivity.Results showed significant improvement not only in tem-perature tolerance,but also in methanol resistance of the SPEEK/Zr(PBTC)composite membranes.The mem-branes containing 30 wt-%,40 wt-% of Zr(PBTC)had their methanol permeability around 10^(-7) cm^(2)·s^(-1) at room temperature to 80℃,which was one order of magnitude lower than that of Nafion H 115.High proton conductivity of the composite membranes,however,could also be achieved from higher temperature applied.At 100% rela-tive humidity,above 90℃ the conductivity of the compo-site membrane containing 40 wt-% of Zr(PBTC)exceeded that of the Nafion H 115 membrane and even reached a high value of 0.36 S·cm^(-1) at 160uC.Improved applicable tem-perature and high conductivity of the composite membrane indicatedits promisingapplication in DMFC operationsat high temperature. 展开更多
关键词 sulfonated poly(ether ether ketone) zir-conium phosphonate composite membrane direct meth-anol fuel cell
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Semi-interpenetrating polymer networks toward sulfonated poly(ether ether ketone) membranes for high concentration direct methanol fuel cell 被引量:1
4
作者 Xupo Liu Yunfeng Zhang +6 位作者 Shaofeng Deng Cuicui Li Jiaming Dong Jiaying Wang Zehui Yang Deli Wang Hansong Cheng 《Chinese Chemical Letters》 SCIE CAS CSCD 2019年第2期299-304,共6页
Low methanol permeability of proton exchange membranes (PEMs) is greatly important for direct methanol fuel cells (DMFCs). Here, sulfonated poly (ether ether ketone) (SPEEK) based semiinterpenetrating polymer networks... Low methanol permeability of proton exchange membranes (PEMs) is greatly important for direct methanol fuel cells (DMFCs). Here, sulfonated poly (ether ether ketone) (SPEEK) based semiinterpenetrating polymer networks (semi-IPNs) are successfully prepared by interpenetrating SPEEK into the in-situ synthesized crosslinking networks. The polymeric networks are formed by the covalent bonds between bromobenzyl groups of bro mo methylated poly (phenylene oxide) and amine groups of diamine linkers as well as the ionic bonds between amine species and sulfonated groups. Two linkers without and with sulfonated groups are applied to fabricate the semi-IPNs. The core properties of the membranes, like phase separation, water uptake, proton conductivity and methanol permeability, are systematically studied and compared. The DMFCs assembled by using the semi-IPN membranes display better performance than Nafion 117 in high concentration methanol solutions. The present work provides a facile way to prepare PEMs with enhanced DMFC performance. 展开更多
关键词 direct methanol fuel cell PROTON exchange membrane Semi-interpenetrating polymer networks sulfonated poly(ether ether ketone) Bromomethylated poly(phenylene oxide)
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DMFC用PES/SPEEK共混阻醇质子交换膜 被引量:12
5
作者 黄绵延 陈华艳 +3 位作者 郭剑钊 王志涛 许莉 王宇新 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2007年第1期44-49,共6页
将磺化聚醚醚酮(SPEEK,磺化度DS为68.3%)和聚醚砜(PES)两种聚合物共混制得PES/SPEEK共混膜.DSC研究表明两种聚合物之间具有较好的相容性,因而共混膜均匀致密,未发生大尺度相分离.PES的混入能有效降低膜的溶胀度及甲醇透过系数.纯SPEEK... 将磺化聚醚醚酮(SPEEK,磺化度DS为68.3%)和聚醚砜(PES)两种聚合物共混制得PES/SPEEK共混膜.DSC研究表明两种聚合物之间具有较好的相容性,因而共混膜均匀致密,未发生大尺度相分离.PES的混入能有效降低膜的溶胀度及甲醇透过系数.纯SPEEK膜40℃时在1mol·L-1甲醇水溶液中溶胀度达到160%,45℃时就完全溶解,而含30%(w)PES的共混膜在80℃时的溶胀度仅有15%.室温下含20%-30%(w)PES的共混膜的甲醇透过系数为1×10-7cm2·s-1左右,比Nafion115膜的透过系数小一个数量级.尽管80℃下30%(w)PES/SPEEK共混膜的电导率与Nafion115膜相当,但由于共混膜的厚度比Nafion115膜小1/3左右,膜电阻较小,因而其电池性能比Nafion115膜的好. 展开更多
关键词 直接甲醇燃料电池 磺化聚醚醚酮 聚醚砜 共混膜
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SPEEK/PES-C、SPEEK/SPES-C共混质子交换膜研究 被引量:8
6
作者 高启君 王宇新 +2 位作者 许莉 卫国强 王志涛 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第1期45-52,共8页
通过在磺化聚醚醚酮(SPEEK,DS=61.68%)中分别混入酚酞型聚醚砜(PES-C)、磺化酚酞型聚醚砜(SPES-C,DS=53.7%)制备出SPEEK/PES-C、SPEEK/SPES-C共混质子交换膜.结果表明,共混的两种聚合物之间均具有较好的相容性.PES-C、SPES-C的混入能有... 通过在磺化聚醚醚酮(SPEEK,DS=61.68%)中分别混入酚酞型聚醚砜(PES-C)、磺化酚酞型聚醚砜(SPES-C,DS=53.7%)制备出SPEEK/PES-C、SPEEK/SPES-C共混质子交换膜.结果表明,共混的两种聚合物之间均具有较好的相容性.PES-C、SPES-C的混入能有效降低膜的溶胀及甲醇透过,且随着共混量的增加,这种作用越趋明显.纯SPEEK膜在75℃左右溶解,而SPEEK/PES-C(30wt%)、SPEEK/SPES-C(30wt%)共混膜在80℃时溶胀度仅为22.5%、26.32%.在室温至80℃范围内,纯SPEEK及共混膜的甲醇透过系数都在10-7cm2.s-1数量级上,远小于Nafion115膜.在饱和湿度下,温度大于90℃时,SPEEK/PES-C(20wt%)共混膜电导率超过Nafion115膜;温度大于110℃时,SPEEK/SPES-C(30wt%)共混膜电导率与Nafion115膜相当,达到0.11S.cm-1.高电导率,低透醇系数以及明显提高了的可使用温度表明该类共混膜有望在DMFC中使用. 展开更多
关键词 磺化聚醚醚酮 酚酞型聚醚砜 磺化酚酞型聚醚砜 共混膜 直接甲醇燃料电池
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SPEEK/P4VP酸碱复合质子交换膜的制备与性能 被引量:15
7
作者 荣倩 顾爽 +3 位作者 贺高红 吴雪梅 胡正文 焉晓明 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期126-129,共4页
利用4-乙烯吡啶(4-VP)碱性单体与磺化聚醚醚酮(SPEEK)共混,通过热聚合方法制备了SPEEK/P4VP酸碱复合质子交换膜,并考察了引发剂种类、用量和P4VP添加量对复合膜制备和性能的影响。质量分数为0.2%的偶氮二异丁腈较适宜作为引发剂制备复合... 利用4-乙烯吡啶(4-VP)碱性单体与磺化聚醚醚酮(SPEEK)共混,通过热聚合方法制备了SPEEK/P4VP酸碱复合质子交换膜,并考察了引发剂种类、用量和P4VP添加量对复合膜制备和性能的影响。质量分数为0.2%的偶氮二异丁腈较适宜作为引发剂制备复合膜;P4VP的添加使得复合膜的质子传导率和离子交换容量IEC(IEC=mmol SO3H/g drymembrane)略有下降,但复合膜的吸水率降低,抑制溶胀能力增强,且温度越高,抑制能力越为明显,此外复合膜的阻醇性能和拉伸屈服应力也有所提高,当4-VP的含量在50%(质量分数,下同)时,复合膜的甲醇渗透率与SPEEK和Nafion膜相比分别下降了70%和99%。 展开更多
关键词 磺化聚醚醚酮 4-乙烯基吡啶 直接甲醇燃料电池 质子交换膜 酸碱复合
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磺化聚醚醚酮/三羧基丁烷膦酸锆复合质子交换膜的研究 被引量:7
8
作者 黄绵延 王宇新 +1 位作者 蔡雨泉 许莉 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2007年第4期337-342,共6页
通过在磺化聚醚醚酮(SPEEK)中掺杂1,2,4-三羧基丁烷-2-膦酸锆(Zr(PBTC))制备出SPEEK/Zr(PBTC)复合质子交换膜.结果表明,与纯SPEEK膜相比,Zr(PBTC)的掺杂能降低复合膜的吸液量及甲醇透过系数,且随着Zr(PBTC)含量的增加,这种作用越趋明显... 通过在磺化聚醚醚酮(SPEEK)中掺杂1,2,4-三羧基丁烷-2-膦酸锆(Zr(PBTC))制备出SPEEK/Zr(PBTC)复合质子交换膜.结果表明,与纯SPEEK膜相比,Zr(PBTC)的掺杂能降低复合膜的吸液量及甲醇透过系数,且随着Zr(PBTC)含量的增加,这种作用越趋明显.在室温至80℃范围内,复合膜的甲醇透过系数在10-7cm2.s-1数量级上,远小于Nafion115膜.在饱和湿度下,当温度大于90℃时,含40wt%Zr(PBTC)的复合膜电导率超过Nafion115膜,并在160℃时达到0.36S.cm-1.使用温度的提高及在高温下的高电导率表明该复合膜适合在高温DMFC中使用. 展开更多
关键词 磺化聚醚醚酮 膦酸锆 复合膜 直接甲醇燃料电池
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聚醚砜/磺化聚醚醚酮共混膜的制备和性能 被引量:6
9
作者 杨武斌 朱红 +4 位作者 王明 赵婷 杨玉国 许韵华 康晓红 《合成树脂及塑料》 EI CAS 北大核心 2007年第3期51-54,共4页
采用流延法制备了聚醚砜(PES)含量不同的PES/磺化聚醚醚酮(SPEEK)共混膜。PES与SPEEK具有良好的相容性。所制备PES/SPEEK共混膜的含水率、溶胀度和甲醇透过系数均随PES含量的增加而降低。虽然共混膜的质子传导性能有所降低.但阻醇性能... 采用流延法制备了聚醚砜(PES)含量不同的PES/磺化聚醚醚酮(SPEEK)共混膜。PES与SPEEK具有良好的相容性。所制备PES/SPEEK共混膜的含水率、溶胀度和甲醇透过系数均随PES含量的增加而降低。虽然共混膜的质子传导性能有所降低.但阻醇性能和溶胀性能提高,这说明PES/SPEEK共混膜是一种很好的直接甲醇燃料电池用固体高分子电解质膜材料。 展开更多
关键词 磺化聚醚醚酮 聚醚砜 共混膜 甲醇透过系数 直接甲醇燃料电池
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用于直接甲醇燃料电池的磺化聚芳醚酮砜/聚偏氟乙烯复合膜的制备与性能 被引量:2
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作者 王哲 隋秀鹏 +2 位作者 倪宏哲 吕鑫 张会轩 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期127-130,135,共5页
通过共混的方法制备了磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)与聚偏氟乙烯(PVDF)复合型质子交换膜。红外光谱(FT-IR)表明复合膜中存在C-F和O=S=O收缩振动峰。X射线衍射(XRD)结果表明,随着PVDF含量的增加,PVDF的结晶峰明显增强。扫描电镜照片显示,当PVD... 通过共混的方法制备了磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)与聚偏氟乙烯(PVDF)复合型质子交换膜。红外光谱(FT-IR)表明复合膜中存在C-F和O=S=O收缩振动峰。X射线衍射(XRD)结果表明,随着PVDF含量的增加,PVDF的结晶峰明显增强。扫描电镜照片显示,当PVDF含量低于20%时,有细小的晶体颗粒均匀分布在膜的表面,而当PVDF含量高于20%时,复合膜的表面和断面都有微孔存在。热重分析(TGA)证实PVDF的引入提高了膜的热稳定性。PVDF质量分数为15%的复合膜在25℃时的质子传导率保持在0.055 S/cm,而甲醇渗透系数降低到2.28×10-7cm2/s,能够满足直接甲醇燃料电池的需要。 展开更多
关键词 直接甲醇燃料电池 磺化聚芳醚酮砜 聚偏氟乙烯 复合膜
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SPES/PWA/SiO_2复合质子交换膜的性能 被引量:1
11
作者 龚春丽 周毅 +2 位作者 闫礼成 文胜 郑根稳 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2967-2974,共8页
以磺化聚醚砜(SPES)为基体,以不同比例的SiO2溶胶与磷钨酸(PWA)为掺杂物,制备了一种有望用于直接甲醇燃料电池(DMFC)的新型SPES/PWA/SiO2有机-无机复合膜,并经热失重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)-X射线能谱分析(EDX)... 以磺化聚醚砜(SPES)为基体,以不同比例的SiO2溶胶与磷钨酸(PWA)为掺杂物,制备了一种有望用于直接甲醇燃料电池(DMFC)的新型SPES/PWA/SiO2有机-无机复合膜,并经热失重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)-X射线能谱分析(EDX)等对膜的结构和性能进行了表征,探讨了复合膜用作质子交换膜的可能性.结果表明:复合膜较纯SPES膜具有更高的热稳定性、玻璃化转变温度和吸水率;虽然在室温和电池操作温度(80℃)下,复合膜的拉伸强度均低于纯SPES膜,但即使当SiO2含量高达20%(w)时,复合膜的拉伸强度仍高于Nafion112膜的;SEM图片显示SiO2和PWA在膜中分布均匀,这将有利于连续质子传输通道的形成.对于SiO2含量为15%(w),PWA含量为6%(w)的复合膜,其室温质子传导率达到了0.034S·cm-1,与Nafion112膜的相当,但其甲醇渗透率明显降低,仅为商用Nafion112膜的七分之一左右,这表明该复合膜在直接甲醇燃料电池中具有良好的应用前景. 展开更多
关键词 直接甲醇燃料电池 磺化聚醚砜 二氧化硅 磷钨酸 复合膜
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直接甲醇燃料电池用三羧基丁烷膦酸锆/磺化杂萘联苯聚醚酮复合质子交换膜 被引量:1
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作者 黄绵延 王志涛 +2 位作者 许莉 王亚权 王宇新 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期781-786,共6页
In order to improve the property of sulfonated poly(pathalazinone ether ketone)(SPPEK)membrane of high sulfonation degree,proton conductor zirconium tricarboxybutylphosphonate[Zr(PBTC)]was used and incorporated into S... In order to improve the property of sulfonated poly(pathalazinone ether ketone)(SPPEK)membrane of high sulfonation degree,proton conductor zirconium tricarboxybutylphosphonate[Zr(PBTC)]was used and incorporated into SPPEK to prepare Zr(PBTC)/SPPEK composite membranes for direct methanol fuel cell(DMFC).The results showed that the additive could reduce the water swelling and methanol permeability of membranes efficiently without sacrificing its conductivity.DMFC single cell performance demonstrated that the 30%(mass)Zr(PBTC)/SPPEK composite membrane was better than the pristine SPPEK membrane for its reduced swelling and consequently improved dimensional stability. 展开更多
关键词 磺化杂萘联苯聚醚酮 膦酸锆 复合膜 直接甲醇燃料电池
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直接甲醇燃料电池用磷钨酸/二氧化硅/磺化聚醚醚酮复合膜 被引量:2
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作者 杨武斌 朱红 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第E02期470-474,共5页
以二氧化硅和磷钨酸改性磺化聚芳醚酮。制得一种新型磺化聚醚醚酮复合膜。采用隔膜扩散方法测定复合膜的甲醇透过系数,结果表明,磷钨酸/二氧化硅/磺化聚醚醚酮复合膜的阻醇性能优于Nafion115;利用交流阻抗法测定了复合表面膜垂直... 以二氧化硅和磷钨酸改性磺化聚芳醚酮。制得一种新型磺化聚醚醚酮复合膜。采用隔膜扩散方法测定复合膜的甲醇透过系数,结果表明,磷钨酸/二氧化硅/磺化聚醚醚酮复合膜的阻醇性能优于Nafion115;利用交流阻抗法测定了复合表面膜垂直方向的电导率,结果表明,复合膜的质子导电性略低于Nafion115,但复合膜的质子导电性能随着温度的提高有所增加;根据Arrhenius方程,计算出了复合膜的甲醇和质子迁移活化能。由于复合膜具有良好质子传导性能和阻醇性能,可作为直接甲醇燃料电池的质子交换膜。 展开更多
关键词 复合膜 磺化聚醚醚酮 磷钨酸 二氧化硅 直接甲醇燃料电池
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直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮基复合膜 被引量:1
14
作者 张宏伟 张俊 周震涛 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期14-16,共3页
磺化聚醚醚酮(SPEEK)用N,N'-羰基二咪唑和氨基丙基三乙氧基硅烷进行预处理后,与原硅酸四乙酯和经三乙醇胺溶液处理过的α-磷酸氢锆由sol-gel法制得有机/无机复合膜,并对其进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)、表面形貌、甲醇透过性和D... 磺化聚醚醚酮(SPEEK)用N,N'-羰基二咪唑和氨基丙基三乙氧基硅烷进行预处理后,与原硅酸四乙酯和经三乙醇胺溶液处理过的α-磷酸氢锆由sol-gel法制得有机/无机复合膜,并对其进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)、表面形貌、甲醇透过性和DMFC极化曲线的研究。复合膜有比SPEEK膜低的甲醇渗透系数和溶胀,由复合膜组装的直接甲醇燃料电池有比Nafion117膜高的开路电压,最高比功率达到15mW/cm2。 展开更多
关键词 磺化聚醚醚酮 质子交换膜 直接甲醇燃料电池
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咪唑接枝交联型磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及在直接甲醇燃料电池中的应用 被引量:6
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作者 朱星烨 钱汇东 +4 位作者 蒋晶晶 乐舟莹 徐建峰 邹志青 杨辉 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2046-2053,共8页
通过咪唑接枝、共价交联制备出交联型咪唑改性磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜.通过接枝咪唑可以大幅提高质子电导率,25℃下电导率可达0.14 S/cm,高于Nafion膜(0.086 S/cm),并随着交联度的增加,质子电导率逐渐降低,但交联膜的致密网络结... 通过咪唑接枝、共价交联制备出交联型咪唑改性磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜.通过接枝咪唑可以大幅提高质子电导率,25℃下电导率可达0.14 S/cm,高于Nafion膜(0.086 S/cm),并随着交联度的增加,质子电导率逐渐降低,但交联膜的致密网络结构使得甲醇渗透明显降低,当交联度为20%时膜的电导率和甲醇选择性分别高达0.105 S/cm和4.57×10~5S·s/cm^3,实现了质子电导和甲醇阻隔的均衡.通过共价交联,膜的氧化稳定性和尺寸稳定性大幅提升.采用交联度为20%的改性SPEEK膜,被动式直接甲醇燃料电池(DMFC)在25℃下的最大输出功率密度达29.7 mW/cm^2,可与商业化Nafion 115膜相媲美,展现出良好的应用前景. 展开更多
关键词 磺化聚醚醚酮 质子交换膜 咪唑接枝 共价交联 直接甲醇燃料电池
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硫酸化SnO_2/SPPESK复合质子交换膜的制备及燃料电池性能 被引量:2
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作者 甄栋兴 唐帅 +3 位作者 陈木森 万磊 吴雪梅 贺高红 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期529-537,共9页
非氟聚合物磺化聚芳醚砜酮(SPPESK)具有甲醇渗透率低、化学、热稳定性高等优点,但其高的电导率需通过提高磺化度获得,导致膜因过度溶胀而失去尺寸稳定性。添加无机纳米颗粒可以有效提高膜性能,但因其表面缺少功能化基团,导致颗粒有机相... 非氟聚合物磺化聚芳醚砜酮(SPPESK)具有甲醇渗透率低、化学、热稳定性高等优点,但其高的电导率需通过提高磺化度获得,导致膜因过度溶胀而失去尺寸稳定性。添加无机纳米颗粒可以有效提高膜性能,但因其表面缺少功能化基团,导致颗粒有机相容性差,阻醇性能和质子传导率不易同时提高。硫酸化改性的纳米颗粒因其表面具有酸性位点和硫酸基团,能够有效克服这一问题。本文制备表面硫酸化改性的SnO_2(SSnO_2)纳米颗粒并引入SPPESK基质制备有机无机复合质子交换膜。当SSnO_2含量不大于7.5%时,纳米颗粒具有良好的有机相容性,可均匀分散于聚合物基质。SSnO_2含量为7.5%时,80℃下复合膜吸水率(19.6%)比SPPESK原膜提高19%,接近Nafion115。颗粒诱导膜内离子簇的聚集扩大,降低了质子的传导阻力,质子传导率分别比SPPESK原膜和Nafion115膜提高48%和30%。同时,纳米颗粒增大了甲醇传递空间位阻,甲醇渗透率较SPPESK原膜和Nafion115膜分别降低46%和71%。直接甲醇燃料电池0.5V处功率密度分别比SPPESK原膜和Nafion115膜高205%和50%。 展开更多
关键词 磺化聚芳醚砜酮 硫酸化二氧化锡 纳米粒子 有机无机复合质子交换膜 直接甲醇燃料电池
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磺化聚芳醚酮砜/聚吡咯复合型直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备与性能研究 被引量:6
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作者 王哲 吴清海 +2 位作者 倪宏哲 杨鑫 张会轩 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第7期835-841,共7页
以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和吡咯(Py)为原料,通过原位聚合的方法制备了含有不同吡咯含量的SPAEKS/PPy复合膜.红外谱图表明SPAEKS聚合物中的磺酸基团与聚吡咯(PPy)中的亚氨基基团之间形成了强烈的相互作用.扫描电镜照片显示PP... 以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和吡咯(Py)为原料,通过原位聚合的方法制备了含有不同吡咯含量的SPAEKS/PPy复合膜.红外谱图表明SPAEKS聚合物中的磺酸基团与聚吡咯(PPy)中的亚氨基基团之间形成了强烈的相互作用.扫描电镜照片显示PPy能够均匀地分散在SPAEKS聚合物基体中,没有发生团聚现象.通过对复合膜的性能测试发现PPy的引入提高了复合膜的热稳定性,降低了复合膜的吸水率,改善了其水溶胀性.同时膜中水的脱附系数下降,提高了膜的保水能力.SPAEKS/PPy-3复合膜的甲醇渗透系数达到了1.18×10-7cm2/s,明显低于纯SPAEKS膜的8.52×10-7cm2/s,而其质子传导率虽有所降低,但在25℃和80℃仍然分别达到了0.039S/cm和0.061S/cm,能够满足质子交换膜对质子传导率的要求.研究结果表明,聚吡咯与SPAEKS中磺酸基的摩尔比为0.99的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 磺化聚芳醚酮砜 直接甲醇燃料电池 复合质子交换膜
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DMFCs用磺化聚醚醚酮/功能化二氧化硅复合质子交换膜 被引量:6
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作者 高启君 王宇新 吕晓龙 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第6期640-647,共8页
在磺化度(DS)为55.1%的磺化聚醚醚酮(SPEEK)中掺杂功能化二氧化硅(吸湿性SiO2溶胶及带有磺酸基团的二氧化硅(SiOx-S)粒子)制备SPEEK/SiO2和SPEEK/SiOx-S复合质子交换膜.SiO2和SiOx-S的掺杂能有效提高复合膜的抗溶胀、阻醇性能及高温低... 在磺化度(DS)为55.1%的磺化聚醚醚酮(SPEEK)中掺杂功能化二氧化硅(吸湿性SiO2溶胶及带有磺酸基团的二氧化硅(SiOx-S)粒子)制备SPEEK/SiO2和SPEEK/SiOx-S复合质子交换膜.SiO2和SiOx-S的掺杂能有效提高复合膜的抗溶胀、阻醇性能及高温低湿情况下的电导率.纯SPEEK膜在80℃溶胀为52.6%,而SiO2和SiOx-S掺杂量为15%的复合膜在此温度下分别仅有26.2%和27.3%的溶胀.在室温至80℃范围内,SPEEK/SiO2(20 wt%)和SPEEK/SiOx-S(20 wt%)复合膜的甲醇透过系数比Nafion115膜小近2个数量级.在120℃、相对湿度(RH)为40%情况下,SPEEK纯膜的电导率仅为2.6×10-4S.cm-1,SPEEK/SiO2(20 wt%)复合膜约为2.0×10-3S.cm-1,而SPEEK/SiOx-S(20 wt%)复合膜高达1.0×10-2S.cm-1,与Nafion115相当.SPEEK/SiO2(20 wt%)和SPEEK/SiOx-S(20 wt%)2种复合膜的尺寸稳定性较高,膜电极无催化剂与膜分离现象,其DMFCs单电池性能好于SPEEK膜. 展开更多
关键词 磺化聚醚醚酮 复合膜 功能化二氧化硅 直接甲醇燃料电池
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