质子交换膜的交联改性研究进展

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磺化聚芳醚砜酮新型质子交换膜的制备与研究

磺化聚芳醚砜酮新型质子交换膜的制备与研究质子交换膜（PEM）是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心部件，不但要分隔燃料与氧化剂以避免直接接触，而且要承担传导质子的功能。

其性能将直接影响PEMFC的输出性能、能量转化效率和使用寿命等。

为了克服当前以Nafion膜为代表的商用质子交换膜热稳定性差、燃料渗透率高和成本高的缺点，本文使用新型的耐高温高分子材料，二氮杂萘聚芳醚砜酮（PPESK）为基材，通过硫酸／发烟硫酸均相磺化方法，制备磺化聚芳醚砜酮（SPPESK）。

优化了有机溶剂溶解-沉淀分离方法，有效地去除残留磺化剂，并有较高的收率（96％以上）。

为深入理解分离参数对分离过程的影响，建立了分离过程的数学模型，并利用实验数据进行参数回归，得到了合适的分离区域，有望用于指导类似的分离工作。

采用溶液浇铸法制备SPPESK质子交换膜，考察了铸膜溶剂、凝固温度对成膜状态的影响。

以N-甲基吡咯烷酮（NMP）为铸膜溶剂、40-60℃为凝固温度的条件下制得了表面平整、厚度均匀的SPPESK质子交换膜，其具有很高的热稳定性（Td＞300℃）、适宜的水吸收率和溶胀度，并展示了出色的阻醇性能（甲醇渗透率为Nafion115的1／32-1／42）；尽管具有更大的质子迁移活化能，但其质子传导率仍比Nafion115略低；成功进行了H2／O2和CH3OH／O2单电池放电的初步实验研究，输出功率分别达到426.0和9.63 mW／cm2。

为提高SPPESK膜电性能，利用乙二醇、丙三醇或聚乙烯醇（PVA）作为交联剂，制备了相应的共价交联质子交换膜。

与小分子乙二醇和丙三醇相比，聚合物PVA作为交联剂具有更低的交联温度和更高的交联膜的稳定性。

非氟聚合物质子交换膜的研究进展

非氟聚合物质子交换膜的研究进展非氟聚合物质子交换膜作为一种新型的离子传输材料，具有较高的导电性能、优异的稳定性和良好的选择性。

近年来，非氟聚合物质子交换膜研究取得了一系列的进展。

本文将从材料合成方法、性能优化、应用领域等方面进行综述。

首先，非氟聚合物质子交换膜的合成方法得到了不断改进。

传统的合成方法包括溶液聚合法、膜相转移聚合法和界面聚合法等。

其中，溶液聚合法是最常用的方法之一，通过将单体和交联剂溶于合适的溶剂中，经过聚合反应形成膜状产物。

此外，还有一些新的合成方法被提出，如原位离子聚合法、模板聚合法、点击化学反应法等。

这些新方法能够通过调控材料的结构和形貌，使得交换膜具有更好的导电性能和稳定性。

其次，针对非氟聚合物质子交换膜的性能优化进行了深入研究。

在导电性能方面，主要从提高离子交换能力、减小内电阻和提高质子迁移速率等方面进行优化。

常用的方法包括掺杂、交联、添加导电填料等。

例如，在掺杂方面，研究人员发现通过添加酸、碱等掺杂剂，可以提高材料的离子交换能力和导电性能。

在交联方面，通过引入交联剂，可以增加材料的稳定性和机械强度。

在添加导电填料方面，例如导电纳米颗粒、导电聚合物等，可以提高材料的导电性能和机械强度。

此外，还有一些新型的性能优化策略被提出，如构建多孔结构、表面修饰等。

最后，非氟聚合物质子交换膜在多个领域中得到了广泛应用。

其中，最为典型的应用是燃料电池领域。

非氟聚合物质子交换膜作为燃料电池的重要组件，对电池的性能有着重要影响。

除此之外，非氟聚合物质子交换膜还广泛应用于脱盐、电分离、电化学传感器等领域。

在脱盐领域，非氟聚合物质子交换膜可以通过离子交换将溶液中的离子分离出来，达到脱盐的目的。

在电分离领域，非氟聚合物质子交换膜可以通过离子交换分离出溶液中不同极性离子，实现电分离和电浓缩。

在电化学传感器领域，非氟聚合物质子交换膜可以将被测溶液的离子传输到电极上，从而实现对电化学信号的检测和分析。

综上所述，非氟聚合物质子交换膜的研究进展取得了许多重要成果，包括合成方法的改进、性能的优化以及广泛的应用。

离子交换膜燃料电池技术进展

1.交联聚合物中引入质子交换基团
聚合物基质的改性商用聚合物膜的改性
聚合物基质的改性
在聚合过程中加入多官能度单体合成交联聚合物, 然后通过磺化或共混酸性化合物引入质子交换基团, 最后用溶液浇铸法等常用的制膜方法制备成膜。这种质子交换膜具备水凝胶的强吸水性, 在干膜或较低的相对湿度下仍能保持较高的电导率。交联起到限制水凝胶过度溶胀的作用, 使其在70 ℃ 以下具有良好的力学强度。
电池方面
质子交换膜膜电极催化剂层
气体扩散电极
双极板
扩散层
扩散层一方面提供反应气体、电子流和排出生成水的通道，另一方面支持催化剂层网络。一般应用炭纸或炭布制造，厚度为0.18mm～0.35mm。炭纸、炭布的主要原料是炭纤维，可分为聚丙烯腈基、沥青基及粘胶基炭纤维三类。根据制造工艺不同有普通型、高模量型和高强度型等系列产品。
质子交换膜
质子交换膜是PEMFC的核心，其性能将直接影响PEMFC的电池性能，能量效率和使用寿命。PEMFC中应用最为广泛的质子交换膜为美国Du Pont公司生产的Nafion全氟磺酸质子交换膜。
1. Nafion膜的基本骨架是聚四氟乙烯，一定长度的主干链上接枝氟化的醚支链，支链的末端为磺酸基团。
离子交换膜燃料电池技术进展
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前言
众所周知，第一代动力系统蒸汽机和第二代动力系统内燃机消耗了大量不可再生的化石能源资源，且造成了严重的环境污染。人类社会的可持续发展问题正面临严峻挑战。根据国际能源机构预测，随着经济的发展、社会的进步和人口的增长，全世界的能源消耗在今后20年至少增加一倍。如果没有新型的能源动力，世界将从目前的能源短缺很快走向能源枯竭。为解决经济发展与能源短缺及环境污染之间日益加剧的矛盾，发展清洁、高效、可持续发展的新能源动力技术已成了十分紧迫的任务。

质子交换膜研发方案(一)

质子交换膜研发方案一、实施背景随着中国对能源结构和环保政策的日益重视，燃料电池作为一种清洁、高效的能源转换技术，正日益受到各行业的关注。

其中，质子交换膜（PEM）作为燃料电池的核心组件，对于提高电池性能、降低成本具有至关重要的作用。

然而，目前中国在质子交换膜研发领域仍存在诸多挑战，如技术瓶颈、产业链不完善等，亟待突破。

二、工作原理质子交换膜是一种含氟聚合物质，作为燃料电池的正极和负极之间的隔离膜，负责传导氢离子。

当氢气通过质子交换膜时，质子会从氢气中分离并穿过膜，与氧气结合生成水，同时释放电能。

质子交换膜的性能直接决定了燃料电池的效率和稳定性。

三、实施计划步骤1.材料研发：针对中国缺乏高性能、低成本的质子交换膜材料问题，开展材料合成、改性等研究工作。

2.工艺研发：优化制膜工艺，降低制造成本，提高产量和品质。

3.测试与分析：对不同型号的质子交换膜进行性能测试，包括导电性、机械强度、耐久性等，以确定最佳性能的膜材料。

4.应用研究：将优选的质子交换膜应用于燃料电池中，进行实际运行测试，验证其在实际工况下的性能。

5.市场推广：通过与燃料电池制造商的合作，将优化的质子交换膜产品推向市场。

四、适用范围本研发方案适用于中国燃料电池产业、能源行业、汽车制造业等领域。

通过提高质子交换膜的性能和降低成本，推动这些行业的技术进步和产业升级。

五、创新要点1.材料创新：开发新型的高性能、低成本的质子交换膜材料。

2.工艺创新：采用先进的制膜工艺，提高产量和品质的同时降低制造成本。

3.系统集成：将优化的质子交换膜与燃料电池其他组件优化集成，提高整体性能。

六、预期效果预计通过本研发方案的实施，可以带来以下预期效果：1.提高燃料电池性能：质子交换膜性能的提升将直接提高燃料电池的效率和稳定性。

2.降低成本：通过材料和工艺的创新，降低质子交换膜的制造成本，有利于燃料电池的普及和应用。

3.推动产业发展：优质、低成本的质子交换膜将吸引更多企业投资燃料电池领域，进而推动中国产业结构升级。

质子交换膜研究报告

质子交换膜研究报告质子交换膜（Proton Exchange Membrane, PEM）是一种用于质子交换反应的特殊材料。

它广泛应用于燃料电池、蓝色能源和分离纯化领域等。

本文将对质子交换膜的研究进行综述，从膜材料、制备方法、性能测试等方面进行分析。

一、质子交换膜的材料质子交换膜的材料通常具有以下特点：高温稳定性、良好的氢离子传导性能和良好的化学稳定性。

常见的质子交换膜材料包括氟化聚合物、聚合物基复合材料和无机聚合物等。

其中最经典的材料是聚四氟乙烯基质上的氟硫酸树脂膜，具有良好的耐高温性和电导性能。

二、质子交换膜的制备方法质子交换膜的制备方法包括自由基聚合法、溶液浇铸法、薄膜热辊法等。

自由基聚合法是制备聚四氟乙烯基膜的传统方法，具有成本低、工艺简单的优点，但存在环境污染和能源消耗等问题。

溶液浇铸法是近年来发展起来的一种制备薄膜的方法，具有膜厚均匀、成本低的优点，并且能够制备大面积的膜。

薄膜热辊法是一种通过热压使聚合物溶液形成薄膜的方法，具有工艺简单、制备速度快的特点。

三、质子交换膜的性能测试质子交换膜的性能主要包括质子传导性能、机械性能、热稳定性和耐化学性等。

质子传导性能是评价质子交换膜性能的关键指标，主要通过测定质子电导率和质子传输数来评估。

机械性能主要包括拉伸强度、断裂伸长率和抗剪切性等。

热稳定性可通过热重分析和差示扫描量热法等测试方法进行评估。

耐化学性可以通过浸泡试验和酸碱浸泡试验等进行评估。

四、质子交换膜的应用以上是对质子交换膜的研究进行的综述。

质子交换膜作为一种重要的功能材料，在能源和环保领域具有广阔的应用前景。

随着研究的不断深入，质子交换膜的性能将会更加完善，应用范围也会进一步扩大。

质子交换膜发展趋势

质子交换膜（PEM）是一种高效的水电解分离技术，在电化学水处理、燃料电池、氢气制取和储存等领域有着广泛应用。

目前，质子交换膜的研究和发展趋势主要有以下几个方面：
1.材料改进: 质子交换膜材料的研究和改进是目前的热点，主要包括高效率、高稳定
性、低成本等方面。

2.结构设计: 结构设计是质子交换膜性能的关键因素之一，目前的研究主要集中在膜
结构的优化、膜层厚度的调整、膜表面等级化等方面。

3.反应机理: 质子交换膜反应机理的研究是质子交换膜性能提高的基础，目前主要集
中在质子传导机理、膜电化学特性等方面。

4.应用领域: 质子交换膜的应用领域正在不断扩大，如氢能源、生物反应器、污水处
理等。

5.高温应用: 质子交换膜在高温条件下的应用是最近的研究热点之一，在高温条件下，
质子交换膜的性能会有提升，如提高电催化水电解的效率。

6.复合材料: 质子交换膜复合材料是最近发展的一个热点，复合材料可以提高质子交
换膜的性能，如提高电导率、阻燃性能等。

7.可持续性: 质子交换膜可持续性是最近发展的一个热点，可持续性包括环境友好、
低能耗、可回收等方面，以保证质子交换膜在未来可持续发展
8.质子交换膜燃料电池研究: 质子交换膜燃料电池是目前研究的热点之一，研究的方
向包括提高燃料电池效率、减少成本、提高耐久性等。

9.质子交换膜在氢气存储上的应用研究: 质子交换膜在氢气存储上的应用是目前研究
的热点之一，研究的方向包括提高氢气存储密度、提高氢气存储安全性、降低氢气存储成本等。

总的来说，质子交换膜研究和发展趋势主要集中在提高性能、降低成本、提高可持续性、扩大应用领域。

燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势

膜材料科学与技术课程作业燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势任课教师：陈鹏鹏老师姓名：鲜开诚学号：C61114012专业：新能源材料与器件燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势鲜开诚（安徽大学化学化工学院合肥230601）摘要质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）作为新一代能源技术被广泛应用。

离子交换膜作为燃料电池的核心元件，同时起到分隔燃料和氧化剂，传导质子的双重作用。

本文简介了燃料电池质子交换膜及其工作原理；介绍了现有的几种质子交换膜的结构与性能及最新研究状况；展望了质子交换膜的发展趋势。

关键词：质子交换膜；燃料电池；聚合物Advances and Development Trends in Proton Exchange Membranes for Fuel CellsXian Kai-cheng(Department of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University,Hefei 230601,Anhui Province,China)Abstract Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), is beingwidely used as a new generation of energy technology.Ion exchange membrane,as a core component of PEMFC,is of the ability of separating fuels and oxidizing agent as well as conducting protons.In this paper, proton exchange membrane and its operating principle are introduced;the structure and performance of kinds of proton exchange membrane as well as their recent study are reviewed; outlook of the development trend of proton exchange membranes are provided.Key words proton exchange membrane; fuel cell; polymer1燃料电池质子交换膜及其工作原理燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能通过电化学反应方式直接转换成电能的高效电装置,其能量转换率高,是一种环境友好的新型能源。

燃料电池非氟质子交换膜的研究进展

第３卷第３１期２１年６月０１
膜
科
学
与
技
术
Ｖｏ．１Ｎｏ３１３．
ＭＥＭＢＲＡＮＥＣＩＳＥＮＣＥＡＮＤＣＨＮＯＬＯＧＹＴＥ
Ｊｎ０ｌｕ．２１
燃料电池非氟质子交换膜的研究进展
贺高红，焉晓明，吴雪梅，正文，立广胡杜
有氟元素，降解时产生对环境有害的物质．
制备的ＳＰＳ结构如图１示）５］在相同溶胀ＰＥＫ（所＿，度下，ＰＥＫ的水吸收率可达ＮａｏＳＰＳｉｔｎ膜的２倍，其甲醇渗透系数仅为Ｎａｏｌ５的１３～１４，０ｉｆｎ１／２／０６
体直接聚合法来制备，如磺化二氮杂萘聚醚砜酮（ＰＥＫ＿、化聚醚酮（ＰＫ）磺化聚醚醚ＳＰＳ）］磺４ｓＥ、
酮（ＰＥ、化聚醚醚酮酮（ＰＥＫ和磺化聚ｓＥＫ）磺ｓＥＫ）砜（ＰＵ）［．些新型质子交换膜材料都显示出ｓＳ等８这］
基金项目：国家自然科学基金资助项目（０７０７；育部新世纪人才支撑计划（Ｅ０ —２２２９６２）教ＮＣＴ－６０７）作者简介：贺高红（９６）女，１６一，博士，教授，从事膜科学与技术、燃料电池领域的研究．＊通讯联系人（ｇｏｏｇｄｕ．ｈａｈｎ＠ｌｔ
（连理工大学精细化工国家重点实验室膜科学与技术研究开发中心，连１６２）大大１０４摘要：质子交换膜燃料电池是一种高效环保的发电技术，具有良好的应用前景．子交换膜质

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万方数据
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质子交换膜的交联改性研究进展
作者：杨洁，潘牧，袁润章，李笑晖， YANG Jie， PAN Mu， YUAN Runzhang， LI Xiaohui 作者单位：武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉,430070
刊名：
材料导报
英文刊名：MATERIALS REVIEW
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本文链接：/Periodical_cldb2005z1078.aspx。