含一维/二维纳米材料的复合质子膜的制备及其性能研究
发布时间：2021-11-03 07:06
燃料电池是将储存于燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的电化学装置,是高效利用氢能的最佳工具,并将成为未来节能装置的首选。质子交换膜（PEM）是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的一个关键部件。目前广泛使用的PEM是全氟磺酸质子交换膜（PFSA）。由于在高温（>80°C）下性能降低和成本较高等缺点,限制了其在PEMFC商业化的应用。为了克服这些局限性,低成本可高温运行的质子交换膜的研究正在深入进行,其中最有吸引力的是非氟化芳烃类聚合物。本研究就是采用非氟化芳烃类聚合物——磺化聚醚醚酮（SPEEK）为基体,研究开发具有与PFSA膜性能相当并且成本更低的替代膜,并可在高温下运行。磺化聚醚醚酮（SPEEK）因其侧链上磺酸基团（-SO3H）的存在,因而具有良好的质子传导性,并且本身具有的优异的化学稳定性和热稳定性等因素,使其成为质子交换膜基体的研究热点。为进一步提高SPEEK膜的质子传导性能和热稳定性,本论文试图通过三种手段对SPEEK膜进行改性,即增加复合膜中的水分子、构建质子传递通道和增加质子的载体位点,制备出具有优异性能的复合质子交换膜。本文的具体研究内容及主要结论...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种燃料电池的工作原理图
=氧化物电池OFC）ZrO2-Y2O3500-800阳极：H2+O2-=H2O+2e-阴极： O2+2e-=O2-高效，燃料广泛，高温，非贵金属催化剂 分布式电2 质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池（PEMFC）是以氢气为燃料、氧气或者空气为氧化剂，子交换膜为电解质的发电装置。由于其反应产物为水，并且能够室温快速启动、量转化率高、比功率和比能量高，可作为新一代发动机应用于汽车、飞机及潜等领域，具有广阔的应用前景。.1 质子交换膜燃料电池的结构PEMFC 的结构如图 1-2 所示。PEMFC 的关键材料和部件为：电催化剂、电（阴极与阳极）、质子交换膜和双极板。
图 1-4 PEMFC 的工作原理Fig.1-4 Working theory of the PEMFCPEMFC 中的电极反应类型同其它酸性电解质燃料电池相同。阳极端的氢气通过阳极板上的气体流通通道，穿过气体扩散层达到催化层，在膜电极上被分解为氢离子并产生电子。质子与黏附在膜表面的水分子形成水合氢离子，透过质子交换膜到达电池阴极。2H 2 H 2e (1-1)阴极端的氧气或空气流经阴极板上的氧气通道，穿过气体扩散层到达催化层，在催化剂 Pt 的作用下与来自外电路的电子和质子交换膜穿过来的 H+化合成水分子，并产生一定的热量，同时形成电流。2 212 22O H e H O (1-2)生成的水过电极随反应尾气排出。1.2.3 质子交换膜燃料电池的特点及应用
本文编号：3473262
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种燃料电池的工作原理图
=氧化物电池OFC）ZrO2-Y2O3500-800阳极：H2+O2-=H2O+2e-阴极： O2+2e-=O2-高效，燃料广泛，高温，非贵金属催化剂 分布式电2 质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池（PEMFC）是以氢气为燃料、氧气或者空气为氧化剂，子交换膜为电解质的发电装置。由于其反应产物为水，并且能够室温快速启动、量转化率高、比功率和比能量高，可作为新一代发动机应用于汽车、飞机及潜等领域，具有广阔的应用前景。.1 质子交换膜燃料电池的结构PEMFC 的结构如图 1-2 所示。PEMFC 的关键材料和部件为：电催化剂、电（阴极与阳极）、质子交换膜和双极板。
图 1-4 PEMFC 的工作原理Fig.1-4 Working theory of the PEMFCPEMFC 中的电极反应类型同其它酸性电解质燃料电池相同。阳极端的氢气通过阳极板上的气体流通通道，穿过气体扩散层达到催化层，在膜电极上被分解为氢离子并产生电子。质子与黏附在膜表面的水分子形成水合氢离子，透过质子交换膜到达电池阴极。2H 2 H 2e (1-1)阴极端的氧气或空气流经阴极板上的氧气通道，穿过气体扩散层到达催化层，在催化剂 Pt 的作用下与来自外电路的电子和质子交换膜穿过来的 H+化合成水分子，并产生一定的热量，同时形成电流。2 212 22O H e H O (1-2)生成的水过电极随反应尾气排出。1.2.3 质子交换膜燃料电池的特点及应用
本文编号：3473262
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