应用于燃料电池的PPOSiO2碱性阴离子交换膜
燃料电池用阴离子交换膜的研究进展
燃料电池用阴离子交换膜的研究进展邵思远;张建钊【摘要】碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)是一种以碱性阴离子交换膜为电解质的新型燃料电池.结合了质子交换膜燃料电池(PEMFC)和传统碱性燃料电池(AFC)的优点,从根本上摆脱了对贵金属催化剂的依赖,具有广阔的应用前景.阴离子交换膜是阴离子交换膜燃料电池的核心材料之一,其电导率及稳定性制约了碱性阴离子交换膜(AEM)的发展.从提高AEM的电导率及耐碱稳定性两个方面,对近期报道的研究工作进行梳理总结.%Alkaline anion exchange membrane fuel cell (AEMFC) is a new kind of fuel cell with alkaline anion exchange membrane as electrolyte.It combines the advantages of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) and the traditional alkaline fuel cell (AFC).Fundamentally free from dependence on noble metal catalysts.AEMFC has broad application prospects in fuel cells.The anion exchange membrane (AEM) is one of the key materials in AEMFC,the development of the AEMFC is restricted by its low conductivity and stability.The development of improving of the conductivity and alkaline stability of AEM is summarized.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2017(034)005【总页数】4页(P11-14)【关键词】阴离子交换膜燃料电池;阴离子交换膜;耐碱稳定性;电导率【作者】邵思远;张建钊【作者单位】大连市第八中学,辽宁大连 116021;大连市第八中学,辽宁大连116021【正文语种】中文【中图分类】TQ425.236阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)作为新兴的燃料电池技术，结合了传统质子交换膜燃料电池(PEMFC)全固态电池结构和碱性燃料电池(AFC)氧化还原反应速率较快的优点，有希望摆脱PEMFC对贵金属的依赖，实现燃料电池成本的大幅度下降[1-2]。
阴离子交换膜燃料电池的应用
阴离子交换膜燃料电池的应用阴离子交换膜燃料电池（Anion Exchange Membrane Fuel Cell，简称AEMFC）是一种新型的燃料电池技术，具有许多潜在的应用前景。
本文将从环保、能源转化效率、燃料多样性和可持续性等方面探讨阴离子交换膜燃料电池的应用。
阴离子交换膜燃料电池在环保方面具有显著的优势。
与传统燃料电池相比，AEMFC使用的是可再生能源，如氢气或甲醇等。
与燃烧发电相比，AEMFC不会产生有害物质，只产生水和二氧化碳。
这意味着AEMFC具有零排放的特点，能够有效减少空气污染和温室气体的排放，对改善环境质量具有重要意义。
阴离子交换膜燃料电池具有较高的能源转化效率。
AEMFC的工作原理是通过氧气和燃料之间的电化学反应，将化学能转化为电能。
相比传统燃烧发电，AEMFC的能源转化效率更高，可以达到40%以上，而燃烧发电的能源转化效率仅为30%左右。
这意味着AEMFC能够更有效地利用能源资源，提高能源利用效率，降低能源消耗和浪费。
阴离子交换膜燃料电池的燃料多样性也是其应用的重要优势之一。
传统燃料电池主要使用氢气作为燃料，而AEMFC可以利用多种不同的燃料，如甲醇、乙醇、氨水等。
这使得AEMFC更加灵活多样化，可以根据实际需求选择最适合的燃料，从而提高能源的可获得性和利用效率。
燃料多样性也意味着AEMFC可以适应不同的应用场景，包括交通工具、移动电源、家庭能源和工业应用等。
阴离子交换膜燃料电池具有可持续性的特点。
AEMFC使用的阴离子交换膜是一种高效、稳定和可再生的材料，能够在较高温度和湿度下工作。
相比传统的贵金属阴极催化剂，AEMFC使用的是廉价的非贵金属材料，降低了成本。
同时，AEMFC还具有较长的使用寿命和较低的维护成本，能够提供稳定可靠的能源供应。
这使得AEMFC在可持续性能源领域具有广阔的应用前景。
阴离子交换膜燃料电池具有广泛的应用前景。
其环保、能源转化效率高、燃料多样性和可持续性等优势使其适用于许多领域，包括交通运输、能源供应、环境保护和可再生能源等。
阴离子交换膜燃料电池的缺点
阴离子交换膜燃料电池的缺点
阴离子交换膜燃料电池（Anion Exchange Membrane Fuel Cell，AEMFC）是一种新型的燃料电池技术，尽管具有许多优点，但也存在一些缺点：
1. 碱性环境要求：AEMFC需要在高碱性环境下运行，通常使用氢氧化钾（KOH）溶液作为电解质。
这就要求电池内部的碱性环境保持稳定，防止溶液中的碱性成分泄漏或失效，增加了系统的复杂性和维护成本。
2. 膜稳定性：AEMFC使用的阴离子交换膜在高碱性环境下需要具备良好的稳定性。
然而，目前可用的膜材料在高温和湿度条件下可能会发生降解或失效，导致电池性能下降。
3. CO2传输：在AEMFC中，CO2是通过膜透过的方式排出电池的。
然而，由于CO2的溶解度较低，CO2的排出受到限制，可能会导致CO2在阴极区堆积，影响电化学反应速率。
4. 膜导电性和传质性：与质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）相比，AEMFC的膜导电性和传质性较差。
这可能导致电池的效率降低，并在高负载情况下产生过高的电压降。
5. 系统复杂性：与传统的PEMFC相比，AEMFC的系统设计和控制较为复杂。
由于碱性环境的要求和阴离子交换膜的特性，AEMFC涉及到更多的组件和操作参数，例如碱性电解液的管理、阳极和阴极的催化剂选择等，这增加了系统的复杂性和运行的技术难度。
需要指出的是，AEMFC技术仍处于发展阶段，对于部分缺点已经有了一些解决方案，例如改进膜材料和系统设计。
随着技术的进步和研究的持续进行，这些缺点有望逐渐得到克服。
离子交换膜的分类与作用
离子交换膜的分类与作用
离子交换膜是一种能够选择性传递离子的薄膜材料，它在许多领域中具有重要的应用。
根据离子交换膜的性质和用途的不同，可以将其分为几个分类。
首先是酸性离子交换膜。
酸性离子交换膜具有优异的酸性特性，能够吸附和释放酸性离子。
在化学工业中，酸性离子交换膜广泛应用于离子交换、分离和纯化工艺中。
例如，在酸性废水处理过程中，酸性离子交换膜可以去除废水中的酸性离子，使其达到排放标准。
此外，酸性离子交换膜还可以用于电化学反应中的质子交换膜燃料电池和电解水产氢等领域。
其次是碱性离子交换膜。
碱性离子交换膜具有优异的碱性特性，能够吸附和释放碱性离子。
在电力工业中，碱性离子交换膜广泛应用于电解盐水制取氢氧化钠和氯气的工艺中。
此外，碱性离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水淡化和废水处理等领域。
另外还有选择性离子交换膜。
选择性离子交换膜能够选择性地吸附和释放特定离子，可以根据需要选择不同的膜材料。
在生物医学领域，选择性离子交换膜被广泛应用于血液透析和药物分离等治疗和分离过程中。
此外，选择性离子交换膜还可以用于环境监测和食品安全检测等领域。
总的来说，离子交换膜的分类与作用多种多样，具有广泛的应用前
景。
通过选择不同类型的离子交换膜，可以实现对离子的选择性传递和分离，从而在化学工业、电力工业、生物医学等领域中发挥重要作用。
离子交换膜的发展将为人类的生活和工作带来更多便利和进步。
离子交换膜的分类与作用
离子交换膜的分类与作用离子交换膜是一种用于分离、浓缩和纯化离子的膜材料，广泛应用于水处理、化学工业、生物技术等领域。
根据不同的分类标准，离子交换膜可以分为多种类型，下面将对其分类和作用进行介绍。
一、按膜材料分类1. 聚合物离子交换膜：由聚合物材料制成，如聚丙烯、聚苯乙烯等。
这种膜具有较好的耐酸碱性和机械强度，适用于广泛的离子交换应用，如水处理中的去除离子杂质、电解质浓缩等。
2. 硅橡胶离子交换膜：由硅橡胶材料制成，具有良好的耐温性能和电气性能。
主要应用于高温环境下的离子交换，如电力工业中的离子交换反应器、燃料电池等。
3. 无机离子交换膜：由无机材料制成，如陶瓷、玻璃等。
这种膜具有较好的化学稳定性和耐高温性能，适用于要求较高的离子交换环境，如电子工业中的离子选择性膜、有机合成中的离子分离等。
二、按交换机制分类1. 阳离子交换膜：具有交换阳离子的功能，能够去除水中的钠、钾、铵等阳离子。
主要应用于水处理中的软化、除碱、除硅等过程，以及电力工业中的离子交换器等。
2. 阴离子交换膜：具有交换阴离子的功能，能够去除水中的氯、硝酸根、硫酸根等阴离子。
主要应用于水处理中的去除阴离子、纯化过程，以及化学工业中的阴离子选择性膜等。
3. 混合离子交换膜：具有同时交换阳离子和阴离子的功能，能够去除水中的各种离子。
主要应用于水处理中的全面纯化过程，以及化学工业中的离子交换反应器等。
离子交换膜的作用主要体现在以下几个方面：1. 分离离子：离子交换膜能够选择性地吸附或排斥特定的离子，从而实现离子的分离和纯化。
2. 浓缩溶液：离子交换膜可以通过交换离子的方式，将溶液中的离子浓缩，从而提高离子浓度。
3. 废水处理：离子交换膜能够去除废水中的离子杂质，使废水得到净化和回收利用。
4. 电解质制备：离子交换膜在电解质制备过程中起到重要作用，能够实现离子的选择性传输和分离。
5. 能源开发：离子交换膜在燃料电池和电化学储能等领域有广泛应用，能够实现离子的传输和反应。
阴离子交换膜燃料电池 和阴离子交换膜水电解
阴离子交换膜燃料电池和阴离子交换膜水电解全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：阴离子交换膜燃料电池（Anion Exchange Membrane Fuel Cell，简称AEMFC）和阴离子交换膜水电解（Anion Exchange Membrane Water Electrolysis，简称AEMWE）是两种基于阴离子交换膜技术的高效能源转化和储能技术。
随着人类对清洁能源的需求日益增加，AEMFC和AEMWE作为新型的能源技术，在能源转化和储能领域具有广阔的应用前景。
阴离子交换膜是一种特殊的离子交换膜，具有高阴离子传导性能，可以在电化学反应过程中实现阴、阳离子的传输，从而实现能源的转化。
AEMFC和AEMWE采用阴离子交换膜作为电解质，可以实现氢能的高效转化和储存，具有很高的能量转化效率和环境友好性。
我们来介绍阴离子交换膜燃料电池。
AEMFC是一种将氢气和氧气通过电化学反应产生电能的装置。
在AEMFC中，阴离子交换膜作为电解质，可以实现氢气的催化分解和氧气的还原反应，从而产生电能和水。
与传统的质子交换膜燃料电池相比，AEMFC具有更高的阻挡性，更低的电阻和更高的效率。
阴离子交换膜燃料电池具有以下优点：1. 高效能：AEMFC具有较高的电导率和较低的内部电阻，可以有效提高能量转化效率；2. 环保：AEMFC的电化学反应只产生水，不会产生有害气体，具有很好的环境友好性；3. 可再生能源：AEMFC可以利用氢气作为燃料，氢气是一种可再生能源，可以通过水电解或其他方式获得。
阴离子交换膜燃料电池和阴离子交换膜水电解是两种基于阴离子交换膜技术的高效能源转化和储能技术，具有广阔的应用前景。
随着清洁能源的推广和开发，AEMFC和AEMWE将在未来能源领域发挥重要作用，为人类社会的可持续发展做出贡献。
第二篇示例：阴离子交换膜是一种重要的功能材料，在能源领域有着广泛的应用。
阴离子交换膜燃料电池和阴离子交换膜水电解是两种利用阴离子交换膜技术的重要能源转换设备。
阴离子交换膜燃料电池的应用
阴离子交换膜燃料电池的应用阴离子交换膜燃料电池的应用阴离子交换膜燃料电池（Anion Exchange Membrane Fuel Cell, AEMFC）是一种新型的燃料电池技术，近年来受到了广泛的关注和研究。
相比传统的阳离子交换膜燃料电池，AEMFC具有更高的电导率、更低的渗透压以及更好的碱性适应性，因此在很多领域有着广泛的应用前景。
首先，阴离子交换膜燃料电池在移动电源领域具有巨大的潜力。
随着移动设备的普及和功能的增多，对电池的能量密度和使用寿命提出了更高的要求。
AEMFC可以通过利用更丰富的燃料，如甲醇和乙醇，提供更高的能量密度，同时其良好的碱性适应性可以降低杂质对电池的影响，从而延长电池的使用寿命。
因此，AEMFC被广泛认为是下一代移动电源解决方案。
其次，在电动汽车领域，AEMFC也具有较大的优势。
相较于传统的锂电池，AEMFC可以实现更快的充电速度和更长的续航里程。
此外，AEMFC使用甲醇和乙醇等可再生燃料，相比传统的燃油，排放的废气更加环保。
因此，AEMFC在电动汽车领域有着广泛的应用前景，将成为未来电动汽车的重要动力源。
另外，在能源存储方面，AEMFC也展现出了潜在的应用价值。
由于其良好的电导率和低渗透压，AEMFC可以在能量存储系统中扮演重要角色。
将AEMFC与太阳能电池或风能发电设备相结合，可以实现能量的高效转化和存储，为电网的平稳运行提供保障。
此外，AEMFC还可以应用于航天器和无人机等领域，为远程和高海拔环境下的电力供应提供可靠解决方案。
最后，AEMFC还在工业领域有着广泛的应用前景。
例如，AEMFC可以用于工厂和厂房的备用电源，以应对突发停电的情况。
此外，由于其碱性环境下的正极反应，AEMFC可以作为电化学CO2拓展技术的关键组件，有助于减缓和降低温室气体的排放，为实现低碳经济做出贡献。
在阴离子交换膜燃料电池的应用领域中，我们可以看到其巨大的潜力。
无论是移动电源、电动汽车、能源存储还是工业领域，AEMFC都能够为我们提供高效、环保的能源解决方案。
阴离子交换膜燃料电池 和阴离子交换膜水电解
阴离子交换膜燃料电池和阴离子交换膜水电解1. 引言1.1 阴离子交换膜燃料电池阴离子交换膜燃料电池是一种利用阴离子交换膜将氢气和氧气直接转化为电能的新型能源装置。
它采用固体聚合物电解质膜来隔离阳离子和阴离子，在膜中通过质子传导、电子传导和氧化还原反应实现电池的电化学反应。
阴离子交换膜燃料电池的发展经历了多个阶段，从初期的材料研究到现在的系统集成和商业化应用，不断取得了重大突破和进展。
阴离子交换膜燃料电池相较于传统的质子交换膜燃料电池具有诸多优势，包括更高的工作温度范围、更高的效率和更好的耐极化性能等。
阴离子交换膜燃料电池还能够采用廉价的非贵金属催化剂，降低了成本，提高了可持续性。
阴离子交换膜燃料电池在未来能源领域具有巨大的潜力和应用前景，其独特的优势和技术特点将有助于推动能源转型和可持续发展。
通过不断的研究和创新，阴离子交换膜燃料电池将为环境保护和资源节约作出重要贡献。
1.2 阴离子交换膜水电解阴离子交换膜水电解是一种利用阴离子交换膜进行水电解的技术。
其原理是通过阴离子交换膜将水分解成氢气和氧气，从而实现水的电解过程。
阴离子交换膜水电解技术在可持续能源领域具有重要意义，可以将水分解成氢气和氧气，从而提供清洁能源。
在阴离子交换膜水电解中，阴离子交换膜起着关键的作用，可以有效地阻止氢气和氧气的混合，提高电解效率。
阴离子交换膜水电解技术还可以实现电能和氢气的转化，为能源存储提供了新的途径。
相比传统的水电解技术，阴离子交换膜水电解具有更高的效率和更低的能耗，有着广阔的应用前景。
阴离子交换膜水电解技术的发展将促进能源转型，降低对传统能源的依赖，推动环保和可持续发展。
2. 正文2.1 阴离子交换膜燃料电池的原理与发展阴离子交换膜燃料电池是一种基于固体聚合物电解质的燃料电池，其原理是通过将燃料气体和氧气在阳极和阴极两侧催化反应，产生电子流并将其转化为电能。
阴离子交换膜作为电解质，具有良好的离子传输性能，在电化学反应中起着关键作用。
nature energy 阴离子交换膜
nature energy 阴离子交换膜Nature Energy 阴离子交换膜是一种用于能源转换和储存的先进材料。
它具有高效、可持续和环保的特点，被广泛应用于太阳能电池、燃料电池和锂离子电池等能源领域。
我们来了解一下Nature Energy 阴离子交换膜的基本原理。
阴离子交换膜是一种可以选择性地传递阴离子的薄膜。
它通过阻隔阳离子的传输，实现了阴离子的有效传递。
这种薄膜材料具有高离子选择性和高电导率，能够促进电化学反应的进行，并提高能源转换的效率。
在太阳能电池中，Nature Energy 阴离子交换膜起到了关键作用。
太阳能电池通过将光能转化为电能，实现了可再生能源的利用。
而阴离子交换膜则可以提高太阳能电池的效率和稳定性。
通过使用Nature Energy 阴离子交换膜，太阳能电池可以更好地吸收和利用光能，并将其转化为电能。
同时，阴离子交换膜还可以防止阳离子的透过，降低电池的内阻，提高电池的输出功率。
Nature Energy 阴离子交换膜在燃料电池中也具有重要的应用。
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它可以利用氢气等燃料与氧气反应产生电能，实现能源的高效利用。
而阴离子交换膜可以在燃料电池中起到电解质的作用，促进离子的传输和电化学反应的进行。
通过使用Nature Energy 阴离子交换膜，燃料电池可以提高能源转化的效率和稳定性，减少能量损失和污染排放。
另外一个应用领域是锂离子电池。
锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池之一，广泛应用于移动通信、电动汽车和可穿戴设备等领域。
Nature Energy 阴离子交换膜在锂离子电池中起到了离子传输和电化学反应的关键作用。
它可以提高锂离子的传输速率，减少电池的内阻，提高电池的充放电效率和循环寿命。
通过使用Nature Energy 阴离子交换膜，锂离子电池可以实现更高的能量密度和更长的使用寿命。
Nature Energy 阴离子交换膜作为一种先进材料，在能源转换和储存领域有着广泛的应用前景。
燃料电池碱性阴离子交换膜的制备与表征的开题报告
燃料电池碱性阴离子交换膜的制备与表征的开题报告
本文将从燃料电池碱性阴离子交换膜（AEM）的制备和表征两个方面论述。
燃料电池作为一种新型的清洁能源，具有高效、环保、零排放等优点，在未来的能源供应中有着广泛的应用前景。
而AEM作为燃料电池中的一个关键组成部分，其性能的优劣直接影响到整个燃料电池的运行效果。
燃料电池中的阴离子交换膜是指具有阴离子导电功能的膜，用于将阴离子从阴极传递到正极，同时防止阳离子的扩散。
在碱性燃料电池中，阴离子交换膜需要具备良好的碱稳定性、高阴离子导电性、低电阻、高热稳定性等性质。
因此，如何制备出性能优异的碱性阴离子交换膜成为了研究的热点。
本文将首先介绍普通碱性阴离子交换膜的缺陷，即碱效应导致的膜的破坏，以及AEM的优点和应用前景。
接着，本文将详细介绍AEM的制备方法，主要包括原位聚合法、交联聚合法、热裂解法和化学改性法等。
同时，本文还将介绍AEM的表征方法，包括电化学性能测试、热稳定性测试、微观结构表征等。
最后，本文将重点介绍AEM 的应用现状和发展前景。
总之，本文将从理论和实践两个方面系统性地介绍燃料电池碱性阴离子交换膜的制备和表征，旨在为进一步研究和应用AEM提供参考。
一种燃料电池用阴离子交换膜及其制备方法[发明专利]
![一种燃料电池用阴离子交换膜及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ab0c14dd67ec102de3bd893d.png)
专利名称：一种燃料电池用阴离子交换膜及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：赵砚霞
申请号：CN201811385476.6
申请日：20181120
公开号：CN109524700A
公开日：
20190326
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种燃料电池用阴离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：(一)氟硅取代金刚烷基哌嗪的制备，(二)聚合型氟硅取代金刚烷基哌嗪单体的制备，(三)四丁基溴化铵掺杂八乙烯
基‑POSS，(四)聚合物膜材料的制备，(五)离子交换。
本发明还公开了根据所述燃料电池用阴离子交换膜的制备方法制备得到的燃料电池用阴离子交换膜及采用所述燃料电池用阴离子交换膜作为聚电解质膜的阴离子交换膜燃料电池。
本发明公开的燃料电池用阴离子交换膜同时具有更加优异的耐候性、耐碱性、耐氧化性和机械性能，且离子传导率更高。
申请人：赵砚霞
地址：261000 山东省潍坊市滨海经济技术开发区山东化工职业学院
国籍：CN
代理机构：石家庄君联专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：赵立军
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阴离子交换膜燃料电池工作原理
阴离子交换膜燃料电池工作原理阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）是一种新型的燃料电池，其工作原理与传统的质子交换膜燃料电池（PEMFC）有所不同。
本文将详细介绍AEMFC的工作原理。
一、AEMFC的基本结构和组成部分AEMFC由阳极、阴极和阴离子交换膜三部分组成。
阳极通常采用铂群催化剂，阴极则使用钯群催化剂。
阴离子交换膜是AEMFC的核心部分，其材料通常为氢氧化钾等碱性离子交换树脂，能够阻止阳离子通过，但允许阴离子通过。
二、AEMFC的工作原理1、电化学反应在AEMFC中，燃料和氧气在阳极和阴极上先后发生氧化还原反应，产生电子和离子。
具体化学反应式如下：阳极：燃料 + 4OH- -> 4e- + 4H2O阴极：2O2 + 4H2O + 4e- -> 8OH-2、离子传输由于阴离子交换膜只允许阴离子通过，因此阴离子自阳极向阴极自然地传输，形成电流。
同时，在膜中的水分子也会形成质子（H+）和氢氧根离子（OH-），通过阴离子交换膜达到阴极和阳极，维持电荷平衡。
3、氢氧离子反应在阴极处，氢氧离子进行还原反应，释放出水和能量，同时将电子传回阳极完成电路。
具体化学反应式如下：阴极：O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-氢氧离子的还原反应产生的水和氧气在外部环境中排出。
整个过程中，AEMFC产生的电能可以驱动电动机和其他电子设备。
三、AEMFC的优点相较于传统的PEMFC，AEMFC具有以下优点：1、使用碱性离子交换树脂作为阴离子交换膜，具有更好的耐化学腐蚀性能和更长的使用寿命。
2、使用钯群催化剂作为阴极催化剂，相较于铂催化剂更为廉价，且催化活性更高。
3、阴离子交换膜可以在高温和湿度条件下工作，让AEMFC更加适合复杂环境下的使用。
综上所述，AEMFC是一种具有很高潜力的燃料电池技术，具有很多的优点和应用前景。
随着技术的不断发展和完善，相信其将能够在未来的能源领域中扮演越来越重要的角色。
阴离子交换膜燃料电池的应用
阴离子交换膜燃料电池的应用随着环保意识的不断提高和能源危机的日益严重，燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换技术，正在逐渐受到广泛的关注和应用。
其中，阴离子交换膜燃料电池具有很高的研究价值和市场前景，被认为是未来燃料电池技术发展的重要方向之一。
阴离子交换膜燃料电池简介阴离子交换膜燃料电池，简称AEMFC，是一种基于碱性电解质的燃料电池。
与传统的质子交换膜燃料电池（PEMFC）相比，AEMFC具有以下优点：1.阴离子交换膜具有更好的碱稳定性和热稳定性，能够在高温高压下稳定工作，提高电池的耐久性和稳定性；2.阴离子交换膜具有更高的离子传导性和更低的电化学阻抗，能够提高电池的效率和输出功率；3.阴离子交换膜具有更宽的温度适应范围，能够适应更广泛的工作环境和应用场景。
基于上述优点，AEMFC被广泛应用于电动汽车、航空航天、移动电源等领域，具有广阔的市场前景和应用潜力。
阴离子交换膜燃料电池的工作原理阴离子交换膜燃料电池的工作原理与PEMFC类似，也是通过氢气和氧气的氧化还原反应来产生电能的。
反应公式如下：Anode: 2H2 + 4OH- → 4H2O + 4e-Cathode: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-Overall: 2H2 + O2 → 2H2O其中，氢气在阳极（anode）被氧化成水，并释放出电子；氧气在阴极（cathode）接受电子和氢离子，生成水。
在这个过程中，阴离子交换膜作为电解质，起着将氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）分离的作用，避免了正负离子之间的混合和氧化还原反应的平衡失调。
阴离子交换膜燃料电池具有较高的研究价值和应用前景，被广泛应用于以下领域：1.电动汽车阴离子交换膜燃料电池作为一种清洁、高效、可持续的动力来源，被广泛应用于电动汽车领域。
与传统的锂离子电池相比，燃料电池具有更高的能量密度和更长的续航里程，能够满足电动汽车日常行驶和快速充电的需求。
目前，包括丰田、本田、通用、特斯拉等在内的众多汽车公司都在积极开发和推广燃料电池汽车。
质子交换膜和阴离子交换膜
质子交换膜和阴离子交换膜
质子交换膜和阴离子交换膜是两种不同的半渗透材料，它们允许不同的离子通过，并阻挡其他带电或中性物质。
质子交换膜，也称为阳离子交换膜，只允许带正电的离子（阳离子）通过，同时阻挡阴离子。
它们通常由固体聚合物制成，如磺化聚醚醚酮（SPEEK）和全氟磺酸聚合物（如Nafion），这些材料具有高质子传导性和化学稳定性。
质子交换膜广泛用于燃料电池应用，将阳极室和阴极室分开，允许质子通过，同时阻挡电子。
阴离子交换膜则允许带负电的离子（阴离子）通过，同时阻止阳离子。
它们通常包括季铵功能化聚合物，例如聚苯醚(PPO)和聚苯并咪唑(PBI)。
阴离子交换膜电解槽是质子交换膜电解槽的可行替代品，具有一些降低成本的优势。
比如，由于环境的腐蚀性较低，双极板可以使用钢代替钛，同时阴离子交换膜电解槽可以承受较低的水纯度，降低了输入水系统的复杂性并允许过滤雨水和自来水。
总的来说，质子交换膜和阴离子交换膜具有不同的特性，选择哪种膜主要取决于具体的应用需求和环境条件。
阴离子交换膜型号
阴离子交换膜型号一、什么是阴离子交换膜？阴离子交换膜（Anion Exchange Membrane，AEM）是一种能够选择性地传递阴离子的聚合物薄膜。
它通常由含有大量季铵盐基团的聚合物制成，这些基团可以与水中的氢氧根离子（OH-）发生反应，并将其转化为自由流动的氢离子（H+）。
因此，AEM可以在电解质中提供负电荷，从而实现阳极和阴极之间的离子传递。
二、阴离子交换膜的应用领域1. 燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。
其中，AEM被广泛应用于直接甲醇燃料电池（DMFC）和碱性燃料电池（AFC）中。
在DMFC中，AEM可以分隔阳极和阴极之间的甲醇溶液，并且只允许氢离子通过膜向阳极移动。
在AFC中，AEM可以用作碱性电解质，并且只允许氢氧根离子通过膜向阳极移动。
2. 电解水在水电解中，AEM可以用作阴极侧的离子交换膜，以分隔阳极和阴极之间的电解质溶液。
这可以防止氢氧根离子从阳极侧向阴极侧移动，并且只允许氢离子通过膜向阴极侧移动。
这样，在阳极侧产生氧气，在阴极侧产生氢气。
3. 离子交换色谱在离子交换色谱中，AEM可以用作分离柱中的阴离子交换膜。
它可以选择性地将带负电荷的化合物与其他化合物分开，并且只允许带正电荷的化合物通过膜向下游移动。
三、常见的阴离子交换膜型号1. Fumasep FAP-450Fumasep FAP-450是一种高性能的AEM，具有优异的碱稳定性和耐久性。
它可以在高温和高湿度条件下工作，并且具有较低的内部电导率和较高的选择性。
2. Tokuyama A201Tokuyama A201是一种低成本、高性能的AEM，适用于各种应用领域。
它具有优异的化学稳定性和耐久性，并且可以在高温和高湿度条件下工作。
3. DuPont NafionDuPont Nafion是一种广泛应用于燃料电池领域的AEM。
它具有优异的化学稳定性、耐久性和选择性，并且可以在高温和高湿度条件下工作。
此外，DuPont Nafion还具有较高的内部电导率，可提高燃料电池的功率密度。
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和断裂仲长率（丘）
ｓｔ哪ｌｈ（Ｔ９日甜ｅｌｏｎｇａｌｌｏｎ
膜的抗碱能力 为检验膜的抗溶涨能力，膜浸泡在６０℃热 水中不同时间如图４所示．随着时问延长．膜 的总体溶涨度大体晕Ｌ升趋势ｔ最大｛徉涨度范 围在Ｉ ２５％～４ ６６％．但膜Ａ２和Ｉ）２浸泡２６
ｉｍｍｅｒｓｅｄ ｉｎ ２
ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ ｓｏｌｕｔｉｏｎ
逞
魁 当 缝
０
１２
２４
３６
４８
图４膜浸泡在６０℃水中，溶涨度随着时间的变化关系
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｓｗｅｌｌｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ
ａｓ ａ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｔｉｍｅ，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｉｎ
浸泡４４ ｈ后，溶涨度范围为１１７％－－－＇２９７％，高溴化度ＢＰＰＯ制备的膜有高的电导率（室温条件 下为０．０３６～０．０４１ Ｓ／ｅｒａ），说明所制备的碱性阴离子交换膜有潜力应用于碱性膜燃料电池
领域． 关键词：聚（２，６一二甲基一１，４一苯撑氧）（ＰＰＯ）；杂化膜；阴离子交换膜；燃料电池 由于能源问题的日益突出，燃料电池一直是人 们研究的热点［１］，近年来，一种新型的燃料电池一碱 性膜燃料电池得到了人们广泛的关注，该类电池具 有氧气还原和甲醇氧化的动力学优势、催化剂的活 性增大、甲醇渗漏率低、水管理简单化等优点［２］．碱 性膜燃料电池的关键部件之一是碱性阴离子交换 膜，因此，我们对碱性阴离子交换膜进行了长期的改 性和优化．在我们前期工作中，以聚（２，６一二甲基一 １，４一苯撑氧）（ＰＰＯ）为材料制备了系列阴离子交 换膜［３“］，膜在碱性膜燃料电池测试中，功率可达３２ ｍＷ／ｃｍ２，但在应用中存在两个主要问题：（１）相对 于全氟或部分氟化膜（５６ ｍＷ／ｃｍ２［５Ｊ，２３０ ｍＷ／
表１杂化膜Ａｌ—Ｄ１争Ａ２一Ｄ２的性质
Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ Ａ１－ＤＩ ａｎｄ Ａ２一Ｄ２
膜科学ｑ＃￥
０
１
２帆与“前的｝监越伉相比（０
膜的ＩＥＣ，范嗣在Ｉ
６～２ ２
袁１品示ｒ杂化膜的湿态厚度舟干ｏ
０９～ １５
水性的（）Ｈ离子．其亲水中Ｅ婴远高于对』＆的Ｉ；ｒ型 阴商子空换睦［列；此外．由于采用了一甲胺铵化． 膜中季铵基Ⅲ形式为一Ｎ（ＣＨ，），ＯＨ，其亲水性 应该岛干州ｔ己胺铵化所得的膜ｏ”臃ｃ１，眦＿ｆ『『 ｃ２的ｗＨｍ值鞍低．说明适当盘置的氧化硅有利ｆ 降低膜的亲水性．怛过高禽挝的氧化硅可能会导致 膜中发生有机一尤机相馓相分离，使得膜的亲水性
ａｒｅ
ｉｍｍｅｒｓｅｄ
３
６０℃ｗａｔｅｒ
如表１所示，膜的ＯＨ一电导率范围在０．０１６～
０．０４１
度ＢＰＰＯ一２所制备的膜具有更高的电导率．
Ｓ／ｃｍ，是以前报道值的（ｏ．００８～０．０１１ ｓ／
ｃｍ）两倍以上，并显著高于氟化聚合物膜的数值
（ｏ．０１～ｏ．０１６ Ｓ／ｃｍ），说明本工作所制备的碱性阴
结论
膜．（５）杂化阴离子交换膜浸泡在１ Ｍ／Ｌ ＮａＯＨ中
８
加到１２％，从ＢＰＰＯ－１制得的膜相应地记为Ａ１， Ｂ１，Ｃ１和Ｄ１，从ＢＰＰＯ一２制得的膜记为Ａ２，Ｂ２，
Ｃ２和Ｄ２．
ｈ，水洗四次后，得到ＯＨ一型杂化阴离子交换膜
（或碱性阴离子交换膜），水中或保干器中保存．制备
警一一ｐｓｉ 詈一吉Ｒ
（ＢＰＰＯ－ｏＨ（＋）／ｓｉｏ＇
天，再测定膜的ＩＥＣ值，记为ＩＥＣｔ，记录ＩＥＣｔ／ＩＥＣｏ 的值随着浸泡时问的变化关系． 抗热水溶涨；ＯＨ一型膜称重后，浸泡在６０℃热 水中６～４４ ｈ，取出后，测湿重，膜的溶涨度＝（湿重 一干重）×１００％／干重，记录膜的溶涨度随着时间的 变化关系． 电导率：ＯＨ一离子电导率参考以前的测试方
法Ｈｏ．
・２０２・
第四届中国膜科学与技术报告会论文集
２０１０年１０月
应用于燃料电池的ＰＰＯ／Ｓｉ０２碱性阴离子交换膜
吴永会，罗婧艺，徐铜文’
（中国科学技术大学功能膜研究室，合肥２３００２６） 摘要：本研究是基于聚（２，６一二甲基一ｌ，４一苯撑氧）（ＰＰＯ）所进行的系列改性工作．ＰＰＯ 进行溴化，得到两种溴化度的溴化ＰＰＯ（ＢＰＰＯ），再进行羟基化和季铵化反应，随后与小分子 烷氧基硅烷进行ｓｏｌ－－ｇｅｌ反应，热处理后将膜浸泡在碱液中转化为ＯＨ一型，得到两种系列的 碱性阴离子交换膜．膜具有平整均一的外观形貌和良好的机械性能（４．５～１２ ＭＰａ，３６～ ５８％），膜的厚度范围为０．０９～ｏ．１２ ｍｍ．水质量分数（Ｗｅ．ｏｎ）范围为６２％～１４５％，离子交换 容量为１．６－－－－２．２ ｍｍｏｌ／ｇ．膜具有良好的抗碱能力，在２ ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ中浸泡１９２ｈ后，其ＩＥＣ 仍能保持在原有的８２％以上．低溴化度ＢＰＰＯ制备的膜具有更高的抗溶涨能力，在６０℃水中
ＫＯＨ
溶液中，６０℃２４ ｈ，洗涤干燥，得到的产物记为ＢＰ— ＰＯ－ＯＨ．（３）ＢＰＰＯ—ＯＨ溶解在氯苯和ＤＭＦ的混 合溶剂中，随后与三甲胺的乙醇溶液共混，室温搅拌
８
的功率密度，可降低膜的厚度口］，提高膜的电导率； （２）膜的稳定性不足，长时间测试后，有部分溶解现 象．为克服以上问题，本研究基于ＰＰＯ进行了进一 步的改性工作，包括：在铵化过程中，用三甲胺代替
收稿日期：２０１０—０９—１６
ｈ，得到的铵化产物记为ＢＰＰＯ—ＯＨ（＋）．（４）向
ＢＰＰＯ－ＯＨ（＋）溶液中加入苯基三乙氧基硅烷 （ＥＰｈ）、四乙氧基硅烷（ＴＥＯＳ）和水，溶液在４０℃
基金项目：高校博后基金项目（２００８０３５８００１５）；国家自然科学基金项目（５１００３１００，２０９７４１０６，２０６３６０５０）；高校博士点基 金（２００８０３５８００１５） 作者简介：吴永会（１９８２一），男，安徽无为人，博士后．＊联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｗｘｕ＠ｕｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ
１．２杂化膜的表征
１Ｈ ＮＭＲ测ＢＰＰＯ结构，Ｂｒｕｋｅｒ ＤＭＸ一３００
耐碱性：室温条件下，Ｂｒ一型膜浸泡在２ ｍｏｌ／Ｌ
ＮａＯＨ中２～１９２ ｈ，洗涤后浸泡在１ ｍｏｌ／Ｌ ＮａＣｌ２
ＮＭＲ仪，ＣＤＣｌ。作为溶剂，四甲基硅作为内标． 初始离子交换容量（ＩＥＣｏ）：Ｂｒ一型膜称重，浸
泡在１ ｔｏｏｌ Ｌ＿１ ＮａＣｌ溶液中２天，用水洗涤４次，再 浸泡在０．５ ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ。ＳＯ，中２天．以铬酸钾作为 指示剂，用０．１ｍｏｌ／Ｌ的ＡｇＮ０３滴定Ｎａ。ＳＯ。浸泡
升高，如膜Ｄ２
１２～０
ｍｍ．‘）．本研究所制备的膜厚度有了明显降低．较 低的厚度有利Ｊ。提高膜的燃车｝电池性能。９ ｍｍｏｌ／ｇ．ｉ免明膜具 有高的荷电密度．有利于增强骥的电学性能琏着膜 内氧化硅含母的增加．膜的ＩＥ（ｊ恤下降．说明氧化 硅的引入降低了膜的荷电密度膜Ａｌ—Ｄｌ的ＩＥＣ， 值（Ｉ．６７～１
６０）
ＮＭＲ的测试结果，计算得ＢＰＰＯ－１
ｍｍ／ｍｉｎ，记录拉伸强度（ＴＳ）和断裂伸长率（Ｅｂ）． 数码照片：使用数码照相机（Ｃａｎｏｎ，ＩＸＵＳ 观察ＯＨ一型膜的形貌．
Ｔａｂｌｅ １
的苄基溴代度为３４．６％，ＢＰＰＯ一２的苄基溴代度为 ５３．１％．从理论上计算，膜内的氧化硅含量从０，
２．９％，５．６％增加至８．１％，如表１所示．
ｃｍ２ Ｆ６］），膜的功率密度仍然不足，为进一步提高膜
以前的三乙胺；对ＰＰＯ进行低程度的溴化，代替以 前的高溴化度；并系统研究了所制备的碱性阴离子 交换膜的稳定性和应用潜力． １
实验部分
以ＰＰＯ（相对分子质量９万，氯仿中黏度０．０５７
１．１杂化膜的制备 ｄｒｎａ／９１）为原料，制备过程如下：（１）ＰＰＯ溶解在氯 苯中，１３５℃进行溴化［８］，溴和ＰＰＯ的摩尔比分别 为０．５和１．０，得到的溴化ＰＰＯ分别记为ＢＰＰＯ一１ 和ＢＰＰＯ－２；（２）片状ＢＰＰＯ浸泡于１ ｍｏｌ／Ｌ
液．１ＥＧ一消耗的硝酸银摩尔数／膜质量． 水质量分数（ＷＲ－ＯＨ）：ＯＨ一型膜称重，室温浸 泡在水中２天，用滤纸快速擦去膜表面的水，ＷＲ－ＯＨ
叫紫：王芋翟００埘干重……。。，一删牲口 机械性能：使用Ｍｏｄｅｌ １１８５测试仪，０Ｈ一型样品
切割成哑铃形，初始长度为２５
２结果和讨论 一“一“～
根据１
Ｈ
ｍ，夹头位移速率为２５
ｈ
ｂｒ∞ｋ（Ｒ）ｏｆｍｅｍｂｒａｎｅｓ Ａｇ Ｄ２
后．溶涨程度反而有所下降，说明膜中有部分组 为榆验膜的抗碱能力，膜浸泡在２
ｍｃ Ｊｌ／ｌ，
分发牛溶解或脱落情况””杂化膜的蒲穗程度 均１匠１：非杂化膜．说明氧化硅的引入有利于增 强膜的抗溶涨能力；４ ４ ｈ后，膜Ａ１ ｍ的蒲潦 度范』讨为１１７“～２９７％，说明低澳化度ｌ｛Ｉ，Ｐ０一 ｌ所制备的碱性阴离子交换膜具有更好的抗溶
具有一定的强度和良好的柔韧性杂化膜《Ｉ｛２一Ｄ２） 的值均高于非杂化膜（＾２）．说明氧化硅的引人有利 于增强膜的机械性能
。筮漕 ：。登漕
目２礁＾】、删自＃Ａｇ，眦∞数日月Ｈ（＆＊№＆水中）
ＦＩＬ ２ Ｔｈｅｄｌｇｌｔ８］ｐｈｏｌｏＲｍｐｂ５
ｏｆｍｅｍｂ—Ａ１・Ｄｌｍｄ
Ａ２．啪（一ｂｍｎｅｓ…一ｒｓｄｉｎ啪ｌｅｒ）
ＰＯ—Ｉ｛｝ｆ蔷．ＨＩ’ｌⅥ一Ｉ的苄基漠化度（３４ ６％）｛氐于 ＢＰＰＯ一２ｔ而苄毖溴化度决定了膜巾季铵基蛐的 含赫 ⅣＨｗ总体范阐在６２～１４Ｓ“与ｕ前报道的数 值相比（３４～１ ０００％。，３２～６４“・“），膜具有较 高的亲承性．这足由ｊ＋碱性阴离子变换膜含有强亲
５
ＭＰａ，断裂伸长率（Ｅ）均高于３６“．说明膜
８２
ｍｍｏｌ／ｇ）低１一对应的膜Ａ２
ＩⅪ（１
幽２显示了杂化膜浸泡在水中，具有良好的外 观形貌，具有彤态稳定性和一定的机械强度为检验 膜的机械性能，选用麒Ａ２一Ｄ２进行了机械性能测 试，结粜如表２所示，膜的拉伸强度（Ｔｓ）范围在４