燃料电池阴离子交换膜高效离子通道设计

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cppgreate
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)具有阴极反应动力学快、可以使用非贵金属催化剂、耐腐蚀性以及制造成本低等优点,近年来受到广泛的关注。阴离子交换膜(AEM)作为碱性燃料电池的关键组件之一,起着隔绝氧气和传导离子的重要作用。但其目前仍然存在着离子传导率低、碱性稳定性差和机械性能差等亟需解决的问题。本论文跳出传统的膜结构设计思路(即通过高离子交换容量(IEC)提高离子电导率),转而通过构建高效亲水离子通道,在低IEC条件下,获得高离子传导率的复合膜。本论文的主要工作有:(1)季铵化纤维素(QCNC)/季铵化聚苯醚(QPPO)共混复合阴离子交换膜。采用氨基硅烷偶联剂制备季铵化纤维素纳米晶体(QCNC),并将其均匀分散至QPPO基体。TEM观察表明,QCNC在QPPO基质中均匀分布,并形成了清晰的QCNC网络,从而构建有效离子通道,显著增强了复合膜的离子电导率。研究表明,2 wt%QCNC/QPPO复合膜电导率(60 mS cm-1,80℃)是纯QPPO膜的160%。此外,基于2 wt%QCNC/QPPO复合膜组装的膜电极,用于H2/O2燃料电池测试,在60℃以及无背压条件下,峰值功率密度为392 mW cm-2,而纯QPPO膜的峰值功率密度仅为270 mW cm-2。(2)QPPO静电纺丝纳米纤维/聚乙烯醇(PVA)共混复合阴离子交换膜。通过纺丝技术,制备具有纳米尺度的QPPO纳米导电纤维,与PVA制备复合膜。实验表明,静电纺丝纤维直径大多在200 nm左右,与PVA基体相容性良好,复合膜具有良好的机械性能。电导率测试结果表明,50 wt%QPPO/PVA复合膜的电导率比QPPO均相膜高近34%。通过导电纳米纤维构筑离子通道,有望在低IEC下,提高阴离子交换膜的离子电导率。
其他文献
由于目前环境急剧恶劣,各种灾害频发,水稻产量达到瓶颈,因此对抗逆性水稻品种的需求越来越强烈。旱稻作为水稻的变种,需水量小,抗逆性强,已越来越受到人们的重视与利用,因此
喷涂机器人因其具有大幅提升喷涂质量、喷涂效率、可替代人工在恶劣环境中工作等优点,在汽车生产过程中得到了广泛应用,也受到家具、家电、飞机等行业的高度重视。由于其技术
随着“交通强国”战略的提出以及航运业的快速发展,内河贸易往来频繁不断,水上突发事件时有发生,另外现阶段中央政府及地方主管部门出台了对西部内河水运发展的一系列政策文
随着社交网络的兴起,越来越多的人们开始利用诸如新浪微博等社交平台开始发表自己对于各种话题的讨论与观点,因此而产生了大量带有情绪特征的社交文本,这些社交文本的产生使
频繁的税制改革下,结构性减税政策的执行有什么特征?本文以河南省Z市为例,指出任务治税下的执行协商是政策执行模式的特点,总额效果显著、结构效果偏差是政策执行的结果。在
如今伴随着科技的不断进步,土木工程结构也随之快速发展,在规模和结构上都不断有新的突破,给人们的工作和生活带来巨大便利,可是结构一旦发生破坏也将严重威胁到人们的生命财
当今世界正面临着化石能源短缺和环境污染两大严峻的问题,开发清洁无污染的替代能源已成为一种必然的趋势。氢气以其所需点火能量低、着火界限宽、火焰传播速度快、清洁可再
气候变化背景下,涝渍灾害等极端天气气候事件增加,频繁发生的农业气象灾害对农业生产的影响日益加剧,严重影响粮食安全。涝渍灾害是造成我国长江中下游地区作物减产的重要原
暴雨天气预报的检验和评估非常有必要,需要建立一套自上而下完整的预报检验业务流程,制定科学可行、操作性强的质量检验评估办法。为了满足社会公众对暴雨预报准确率的需求,
我国地下水资源是重要的饮用水源之一,但受城市化、工业化的影响,多地地下水源存在程度不一的污染情况。随着污染问题的突出与环境保护意识的加强,我国从政策、规划、处理技