质子交换膜燃料电池曾采用酚醛树脂磺酸型膜、聚苯乙烯磺酸型膜、聚三氟苯乙烯磺酸型膜和全氟磺酸型膜。研究表明,全氟磺酸型膜较适合作为质子交换膜燃料电池的固体电解质。虽然全氟磺酸膜具有良好的性能,但由于膜的结构、工艺和生产批量等问题的存在,到目前为止,质子交换膜的成本还非常高,因此需要寻找高性能低成本的替代膜。一个选择是使用全氟磺酸材料与聚四氟乙烯(PTFE)的复合膜,其中PTFE是起强化作用的微孔介质,而全氟磺酸材料则在微孔中形成质子传递通道。质子交换膜的电化学稳定性好。可否知道Areva怎样测试Fumatech膜
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。谁能告知宝鸡长信使用Fumatech膜质子交换膜电池可连续使用10000小时以上。
质子交换膜的分类根据氟含量,可以将质子交换膜分为全氟质子交换膜、部分氟化聚合物质子交换膜、非氟聚合物质子交换膜、复合质子交换膜4类。其中,由于全氟磺酸树脂分子主链具有聚四氟乙烯的结构,因而带来优良的热稳定性、化学稳定性和较高的力学强度;聚合物膜寿命较长,同时由于分子支链上存在亲水性磺酸基团,具有优良的离子传导特性。非氟质子膜要求比较苛刻的工作环境,否则将会很快被降解破坏,无法具备全氟磺酸离子膜的优异性能。
质子交换膜的抗拉强度。膜的抗拉强度与膜的厚度成正比,也与环境有关,通常在保证膜的抗拉强度的前提下,应尽量减小膜的厚度。膜的含水率。每克干膜的含水量称为膜的含水率,可用百分数表示。含水率对膜电解质的质子传递能力影响很大,还会影响到氧在膜中的溶解扩散。含水率越高,质子扩散因子和渗透率也越大,膜电阻随之下降,但同时膜的强度也有所下降。膜的溶胀度是指离子膜在给定的溶液中浸泡后,离子膜的面积或体积变化的百分率,即浸液后的体积(面积)和干膜的体积(面积)的差值与干膜的体积(面积)的百分比。膜的溶胀度表示反应中膜的变形程度。溶胀度高,在水合和脱水时会由于膜的溶胀而造成电极的变形和质子交换膜局部应力的增大,从而造成电池性能的下降。质子交换膜是一种离子选择性透过的分离功能薄膜。
质子交换膜的物理、化学性质对燃料电池的性能具有极大的影响,对性能造成影响的质子交换膜的物理性质主要有:膜的厚度和单位面积质量、膜的抗拉强度、膜的含水率和膜的溶胀度。质子交换膜的电化学性质主要表现在膜的导电性能(电阻率、面电阻,电导率)和选择通过性能(透过性参数)上。膜的厚度和单位面积质量。膜的厚度和单位面积质量越低,膜的电阻越小,电池的工作电压和能量密度越大;但是如果厚度过低,会影响膜的抗控强度,甚至引起氢气的泄漏而导致电池的失效。质子交换膜的改进方法,有有机/无机纳米复合质子交换膜。谁知道康明斯用哪一款Fumatech膜
离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。可否知道Areva怎样测试Fumatech膜
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。可否知道Areva怎样测试Fumatech膜
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