质子交换膜膜材料的改进及应用,质子交换膜燃料电池具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点,被公认为电动汽车、固定发电站等的头号能源。在燃料电池内部,质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道,使得质子经过膜从阳极到达阴极,与外电路的电子转移构成回路,向外界提供电流,因此质子交换膜的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用,它的好坏直接影响电池的使用寿命。质子交换膜具有质子电导率高和化学稳定性好的优点。质子交换膜燃料电池已成为汽油内燃机动力较具竞争力的洁净取代动力源。可否知道中科科创怎样测试Fumatech膜
质子交换膜,英文:ProtonExchangeMem—brane,缩写PEM,也叫质子膜或离子交换膜,是一种离子选择性透过的分离功能薄膜。质子交换膜是质子交换膜燃料电池的关键组件,其作用是分隔燃料和氧化剂、传导质子和绝缘电子,其性能和寿命直接决定电池的性能和寿命。是离子膜法氯碱制造设备主要部件一电解槽的关键材料,其性能直接决定了氯碱的质量与成本。全氟磺酸膜是质子交换膜主流产品。全氟磺酸膜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苛刻条件下使用,是目前质子交换膜燃料电池研制与开发中应用较多的质子交换膜,综合性能是其他膜材料所无法比拟的。谁能告知大连化物所用多少Fumatech膜目前,燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10%,但仍比一般电池的实际比能量高很多。
膜的离子迁移数有两种方法解释,一是膜电位法,将膜在两种不同浓度的同类电解质中测定其膜电位,再由膜电位计算迁移数。另一种方法是,在外加直流电场下,在电渗析槽中直接测定膜的迁移数。一般要求,实用的离子交换膜透过度大于85%,反离子迁移数大于0。9,并希望在高浓度电解质中仍有良好的选择透过性。机械强度膜的机械强度包括膜的爆破强度和抗拉强度以及抗弯强度和柔韧性能。爆破强度是指膜受到垂直方向的压力时,所能承受的较高压力,采用水压爆破法测定,以单位面积上所受压力表示(MPa),是表明膜的机械强度的重要指标。
质子交换膜的电催化剂按作用部位可分为阴极催化剂和阳极催化剂两类。质子交换膜燃料电池的阳极反应为氢的氧化反应,阴极为氧的还原反应。因氧的催化还原作用比氢的催化氧化作用更为困难,所以阴极是较关键的电极。对催化剂的要求是足够的催化活性和稳定性,阳极催化剂还应具有抗CO中毒的能力,对于使用烃类燃料重整的质子交换膜燃料电池系统,阳极催化剂系统尤其应注意这个问题。电催化剂按照使用金属可分为铂系和非铂系电催化剂两类。由于质子交换膜燃料电池的工作温度低于100℃,目前只有贵金属催化剂对氢气氧化和氧气还原反应表现出了足够的催化活性。现在所用的较有效催化剂是铂或铂合金催化剂,它对氢气氧化和氧气还原都具有非常好的催化能力,且可以长期稳定工作。燃料电池具有组装式结构,安装维修方便,不需要很多辅助设施。
质子交换膜制作困难、成本高,全氟物质的合成和磺化都非常困难,而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解,使得成膜困难,导致成本较高;对温度和含水量要求高,膜的较佳工作温度为70~90℃,超过此温度会使其含水量急剧降低,导电性迅速下降,阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题;某些碳氢化合物,如甲醇等,渗透率较高,不适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换膜。为了提高质子交换膜的性能,对质子交换膜的改进研究正不断进行着。燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的装置。谁能告知Areva怎样测试Fumatech膜
质子交换膜对膜的内部结构进行调整,特别是增加其中微孔。可否知道中科科创怎样测试Fumatech膜
质子交换膜燃料电池的基本结构主要由质子交换膜、催化剂层、扩散层、集流板(又称双极板)组成。聚合物电解质膜被碳基催化剂所覆盖,催化剂直接与扩散层和电解质两者接触以求达到较大的相互作用面。催化剂构成电极,在其之上直接为扩散层。电解质、催化剂层和气体扩散层的组合被称为膜片-电极组件。质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的主要部件,是一种厚度只为50~180um的薄膜片,其微观结构非常复杂。它为质子传递提供通道,同时作为隔膜将阳极的燃料与阴极的氧化剂隔开,其性能好坏直接影响电池的性能和寿命。可否知道中科科创怎样测试Fumatech膜
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