质子交换膜燃料电池催化层设计与优化

催化层作为质子交换膜燃料电池进行电化学反应的重要场所,是膜电极的核心组成部分。叙述了催化层的组成及结构,并评述了近年来人们在催化层设计及优化方面取得的最新研究进展。

磺化共价有机框架改性壳聚糖质子交换膜的制备及其性能研究

开发低成本、高性能的质子交换膜电解质对能源转化与存储领域的发展至关重要。将磺化共价有机框架(TPBD-SO_(3)H)引入到壳聚糖(CS)基体中,制备了一系列CS/TPBD-SO_(3)H复合膜,并对其结构与性能进行了表征。结果表明:TPBD-SO_(3)H与CS之间能够产生交联作用,提高了复合膜的热稳定性和机械性能,其中拉伸强度达到了最高的80.2 MPa,与CS膜相比提高了201%;交联作用降低了复合膜的溶胀率,与CS膜相比下降了约40%。TPBD-SO_(3)H的孔道结构以及丰富的磺酸基团起到优化质子传输路径的作用,使复合膜的质子电导率在80℃,95%RH条件下,最高达到了24.7 mS/cm,为CS膜的2倍。

PEMFC膜电极组件关键材料的回收

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极组件(MEA)的结构及关键材料做了介绍,综述了MEA关键材料的回收方法。认为超临界流体法较好;醇分离法和浸渍分离法如能作进一步改进,也值得考虑。

温度对阳极封闭式PEMFC性能的影响

温度是燃料电池重要运行参数,为了研究温度对阳极封闭式PEMFC性能的影响,通过Fluent软件的PEM模块模拟了不同运行温度下的单直流道阳极封闭式质子交换膜燃料电池性能。结果表明阳极封闭式燃料电池存在最佳运行温度;在低电流密度时,温度对电池性能影响较小,但在高温区影响变大;在高电流密度时,运行温度对电池性能影响较大。温度变化会使阳极流道内水、氮气的累积和氢气分布不均,这可能是温度对性能产生不同影响效果的直接原因。

Nafion-原位合成TiO_2纳米颗粒聚电解质膜的研究

无机纳米颗粒掺杂的全氟磺酸树脂膜,因其较强的保水能力和较好的热稳定性而成为中高温质子交换膜研究的一个重要方向。采用溶胶凝胶法原位水解制得TiO2纳米颗粒,分析了TiO2纳米颗粒在Nafion/TiO2复合膜中的分散状态以及掺杂物对膜的微观结构的影响,研究了复合膜的热稳定性和高温稳定性,并考察了其不同温湿度条件下质子传导性能。结果表明,TiO2纳米颗粒粒径大小在4 nm左右,且在膜内分散均匀;采用正电子湮没技术观察到了掺杂的TiO2纳米颗粒增加了膜内的自由体积。在100℃、低相对湿度条件下,Nafion/TiO2复合膜与均质膜相比,质子传导率有较大的提高,说明Nafion/TiO2复合膜有应用于高温PEMFC膜材料的潜力。

静电纺丝纳米纤维质子交换膜的制备与表征

采用静电纺丝法制备了SiO2/PVDF纳米纤维复合膜,并把其作为一种增强体浸渍到全氟磺酸树脂中得到SiO2/PVDF/Nafion纳米纤维增强复合质子交换膜,利用扫描电子显微镜观察了复合膜的表面形貌及纤维分散状态,研究了复合膜的热稳定性和热机械性能,并考察了复合膜在不同温度下质子传导性能。结果表明全氟磺酸树脂充分填充纤维膜并且分散均匀,复合膜的热稳定性及热机械性能有所提高,SiO2/PVDF/Nafion复合膜的质子传导率随着纤维中SiO2含量的增加而增高,最高可达到0.23 S/cm。

叫我如何不想他 黄正夏老先生仙逝一周年祭

正如科学无国界、真理放之四海而皆准一样,黄正夏的一些祟高精神永不过时、值得我们后来者去学习。

MPc-Pt/C复合催化剂的甲醇氧化催化活性研究

介绍了用浸渍法制各金属酞菁(MPc,M=Fe、Co、Ni、Cu)掺杂Pt/C抗甲醇中毒复合催化剂。TEM图显示,Pt在复合催化剂中分散性良好,没有发生大的团聚。运用循环伏安法系统评价了这几种复合催化剂的甲醇氧化参数,甲醇氧化峰电流(If)与中间产物氧化峰电流(Ib)的比值If/Ib以及甲醇氧化单位质量峰电流密度Im,得到催化活性强弱顺序:CuPc-Pt/C>NiPc-Pt/C>CoPc-Pt/C>FePc-Pt/C,即促进甲醇氧化的催化活性随金属酞菁中心金属离子3d轨道电子数增加而递增。MPc-Pt/C复合催化剂基本都要在40次循环以后If/Ib比值趋于稳定,其中CuPc-Pt/C稳定性最好。

自然资源对PEMFC汽车产业化的影响

具有高能量转换效率及环境友好性的质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是具有潜力的汽车动力装置。然而对燃料电池汽车产业化而言,自然资源储量却是最重要的影响因素。本文在模拟燃料电池汽车产业化的基础上,从自然资源角度出发,讨论了催化剂、双极板以及质子交换膜等关键材料对燃料电池汽车产业化的影响。结果表明,将PEMFC铂载量降低到0.15 mg/cm2(1100 mA@/0.7 V)时,并对铂进行高效的回收利用,铂资源储量能满足燃料电池汽车产业化对铂的需求量。然而钛、镍、铬和萤石资源储量均不会对燃料电池汽车产业化造成明显的影响。

IrO_2复合涂层电极的研究进展

IrO_2复合物具有优良的耐腐蚀、抗氧化特性和电化学特性,被应用于析氧催化与氧还原催化领域。本文综述了近几年来IrO_2复合涂层电极的研究进展,主要包括IrO_2晶体结构特点、IrO_2复合涂层电极制备方法以及复合涂层电极在析氧催化与氧还原催化领域的相关研究。