燃料电池用质子交换膜的发展方向

合集下载

我国质子交换膜燃料电池发展情况

我国质子交换膜燃料电池发展情况

我国质子交换膜燃料电池发展情况我国质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC)是一种高效、清洁的能源转换装置,具有广阔的应用前景。

本文将从历史发展、技术特点、应用现状等方面介绍我国质子交换膜燃料电池的发展情况。

一、历史发展质子交换膜燃料电池源于20世纪60年代的研究,随着对清洁能源的需求日益增加,我国在上世纪90年代开始了质子交换膜燃料电池的研究工作。

通过引进国外技术和自主创新,我国在质子交换膜燃料电池领域取得了长足的进展。

二、技术特点1. 高效能:质子交换膜燃料电池具有高效能的特点,能够将氢气和氧气直接转化为电能,转化效率可高达60%以上,远高于传统燃烧发电的效率。

2. 清洁环保:质子交换膜燃料电池的排放物只有水,不产生任何有害气体和颗粒物,对环境污染非常小。

3. 快速启动:质子交换膜燃料电池具有快速启动的特点,启动时间仅需几秒钟,适用于应急电源等领域。

4. 低噪音:质子交换膜燃料电池的工作过程非常安静,噪音水平远低于传统燃烧发电设备。

三、应用现状1. 交通运输领域:我国将质子交换膜燃料电池作为新能源汽车的重要发展方向,大力推广燃料电池汽车。

目前,我国已经建成多个燃料电池汽车充电站,并投入使用一批燃料电池公交车。

2. 电力供应领域:质子交换膜燃料电池可以作为电力供应的备用电源或峰值调峰电源,可以提供可靠的电力支持。

目前,我国已经建成多个质子交换膜燃料电池电站,并投入运营。

3. 无人机领域:质子交换膜燃料电池具有轻巧、高能量密度的特点,适用于无人机等载荷要求高的领域。

我国已经成功应用质子交换膜燃料电池技术在无人机上,提供长时间、高效能的动力支持。

4. 科研领域:质子交换膜燃料电池在科研领域也得到了广泛应用,用于供电实验设备、传感器等。

其高效能、清洁环保的特点使其成为科研实验的理想能源选择。

四、发展前景我国质子交换膜燃料电池的发展前景非常广阔。

质子交换膜燃料电池的研究与应用

质子交换膜燃料电池的研究与应用

质子交换膜燃料电池的研究与应用质子交换膜燃料电池是一种基于氢能源的新兴技术,广泛应用于能源领域。

本文将分析质子交换膜燃料电池的原理、应用、优缺点及发展前景。

一、质子交换膜燃料电池的原理质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将氢气和氧气转化为电能的设备,其基本原理是将氢气和空气(氧气)分别输送至质子交换膜两侧,并在质子交换膜上发生氧化还原反应,电子通过外部电路流动,氢气通过催化剂氧化还原发生水、热、电能转化的同时,当质子交换膜充满水分子时,则亦成为一种直接利用水中质子的电池,因其效率高,无污染,所以广受青睐。

二、质子交换膜燃料电池的应用质子交换膜燃料电池是一种非常高效且环保的能源转换方式,受到了广泛的应用。

它广泛应用于交通、家庭、商业和军事等领域,包括汽车、发电机、无人机、军事设备等。

在交通领域,质子交换膜燃料电池可以用作汽车或公共交通工具的动力源,它的高效性、清洁性、安全性和可靠性,使它成为未来替代石油燃料汽车最有潜力的选择之一。

特别是在开发氢气加氢站方面,各国政府积极推进相关基础设施建设,以加速质子交换膜燃料电池汽车的普及。

在家庭和商业领域,质子交换膜燃料电池可以用于灯具、空调和热水器等的供电,这些设备与传统燃料电池相比,能更好地控制产生的热量和电量,因此更加安全和高效。

在军事领域,质子交换膜燃料电池则广泛应用于军事船只、潜艇、机器人、航空器等方面,而其快速、高效、安全、稳定的特点则让其成为军方的首选动力源。

三、质子交换膜燃料电池的优缺点质子交换膜燃料电池具有以下优点:1、高效节能:质子交换膜燃料电池的效率是燃油发动机的两倍,能够更加高效利用能源。

2、清洁环保:质子交换膜燃料电池不产生污染物和温室气体,完全符合环保准则。

3、高度可靠:质子交换膜燃料电池在运行时基本不需要维护,具备较强的可靠性。

4、模块化、便携:质子交换膜燃料电池的模块化设计,使得它可以轻易地安装在各种设备中,具有良好的可携性。

2023年质子交换膜燃料电池行业市场前景分析

2023年质子交换膜燃料电池行业市场前景分析

2023年质子交换膜燃料电池行业市场前景分析随着全球对环保和可持续发展的日益关注,质子交换膜燃料电池技术应运而生。

质子交换膜燃料电池具有高效能、低污染、零排放的特点,被誉为“新一代清洁能源车辆动力系统的核心技术”。

本文将对质子交换膜燃料电池行业的市场前景进行分析。

一、质子交换膜燃料电池市场现状分析1、全球市场规模不断扩大随着全球对环保的日益关注,质子交换膜燃料电池逐渐成为重要的发展方向。

根据International Energy Agency (IEA) 的报告,未来十年,全球燃料电池系统预计将达到400万台,而且将以每年30%的增长率增加。

2、国内市场表现优异与此同时,国内质子交换膜燃料电池市场也表现优异。

中国政府大力扶持氢能产业发展,为该行业的发展提供了有力的政策支持。

同时国内汽车行业的快速发展也为质子交换膜燃料电池的市场提供了广阔的空间。

二、质子交换膜燃料电池市场前景分析1、政策支持为行业发展提供动力随着全球对环保的重视,各国政府为促进燃料电池技术的发展提供了政策支持。

例如,美国政府为燃料电池研究和开发投入了大量资金,欧盟政府也加大了财政扶持力度。

国内政府也出台了一系列扶持政策,如《新能源汽车产业发展规划》等,为质子交换膜燃料电池的市场发展提供了保障。

2、市场空间广阔质子交换膜燃料电池的市场空间非常广阔。

未来几年,汽车、工业、家庭等多个领域都有望大力推进质子交换膜燃料电池的应用。

比如,汽车制造商已经开始扩大质子交换膜燃料电池汽车的产量,以应对未来市场的需求。

同时,其他领域的需求也表明质子交换膜燃料电池的市场空间非常广阔。

3、技术提升将推动市场进一步发展质子交换膜燃料电池具有长期的技术研发过程,未来技术的持续提升将毫无疑问地推动行业的进一步发展。

比如,在膜材料的研究和改进方面,一些膜材料已经开始运用生物技术以减少其他膜材料的缺点。

相信未来在技术研发的不断推进,质子交换膜燃料电池在环保和可持续发展领域的市场地位会更加突出。

质子交换膜燃料电池的研究进展与应用展望

质子交换膜燃料电池的研究进展与应用展望

质子交换膜燃料电池的研究进展与应用展望随着全球能源需求的增长和环境污染问题的严重化,燃料电池作为一种高效、环保的新能源技术备受关注。

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)是目前最为成熟的燃料电池技术,具有高能量转换效率、零排放等显著优点,在交通、能源、环保等领域的应用潜力巨大。

本文将介绍质子交换膜燃料电池的基本原理和构造、技术优势和发展历程、研究现状和未来展望等方面的内容。

一、质子交换膜燃料电池的基本原理和构造质子交换膜燃料电池是一种利用氢气与氧气反应产生电能的装置。

其基本原理是将氢气和氧气分别通入两个电极中,通过催化剂催化分离氢离子和电子,电子通过外部电路,从而产生电能,氢离子则通过质子交换膜(PEM)跨越阴阳极之间的间隙,在阳极侧与氧气发生电化学反应,最终生成水和电能。

质子交换膜是燃料电池的核心部件,它起到隔离电极、传导质子、限制气体透过和防止电子漏出等多种功能。

质子交换膜燃料电池的主要构造包括阳极、阴极、质子交换膜及双极板等。

阳极和阴极以及质子交换膜之间依次叠加组成电池的三明治式结构,各自承担传输电子、传输氢离子和隔离电子、气体的功能。

除此之外,双极板还在其两侧分别起到密封、导流、散热和电极反应催化剂支撑等作用。

二、技术优势和发展历程质子交换膜燃料电池相对于传统化石能源具有显著的技术优势。

首先,它具有高效能量转化率,其能量转换效率可达60%以上,在实际应用中能够显著降低能源成本和环境污染程度。

其次,质子交换膜燃料电池的反应产物只有水和热,因此没有任何污染物排放,对环境影响非常小。

再次,质子交换膜燃料电池的启动速度快、体积小、重量轻、噪声低,能够适用于不同的应用场合。

质子交换膜燃料电池的发展历程可以追溯到20世纪60年代初期。

当时,该技术在军事方面得到了广泛应用,被应用于宇航局的航天器和潜艇。

近年来,随着全球新能源技术的蓬勃发展,质子交换膜燃料电池也被广泛应用于交通、能源、环保等领域,成为燃料电池技术发展的主流。

质子交换膜燃料电池在能源领域中的应用前景

质子交换膜燃料电池在能源领域中的应用前景

质子交换膜燃料电池在能源领域中的应用前景质子交换膜燃料电池是一种无污染、高效能源的新型技术。

它具有高效率、低污染、轻量化、安全等多种优点,被誉为新能源领域的“明日之星”。

未来几年,随着技术的进一步成熟和市场需求的日益增长,质子交换膜燃料电池在能源领域中的应用前景无限。

一、质子交换膜燃料电池的基本原理质子交换膜燃料电池是由“阳极、阴极、电解质和质子交换膜”四个部分构成。

其基本工作原理是将燃料和氧气送入阳极和阴极中。

这两种气体通过反应生成电荷和水,利用连通的电导质来传导电子,产生电流和电能。

在这个过程中,质子交换膜起到了重要的作用,它能够防止负离子通过,只允许氢离子通过,维持阳极和阴极之间的合适离子浓度。

这样,就可以防止反应的中断和浓度极化的问题,提高了反应效率和能量转换效率。

二、质子交换膜燃料电池的优点1、高能效。

质子交换膜燃料电池的能量转换效率可达到60%,远高于传统发电方式的35%~40%,并且在低功率时效率更高。

2、零排放。

质子交换膜燃料电池能够将燃料和氧气转化成电能,所产生的唯一废物为水,不会产生环境污染。

3、轻量化。

质子交换膜燃料电池较其他电池更轻巧,且结构简单,用户操作和维护方便。

4、可靠性高。

质子交换膜燃料电池没有活动部件、振动和腐蚀的问题,寿命长,运行稳定性好,不需多次维护。

三、质子交换膜燃料电池在能源领域中的应用前景1、汽车领域。

质子交换膜燃料电池被广泛应用于汽车领域,可以替代传统内燃机,实现燃料的清洁转换。

目前,已经有许多汽车厂商推出了质子交换膜燃料电池汽车,并计划将其大规模商业化生产。

2、储能领域。

质子交换膜燃料电池不仅可以将化学能转化为电能供电,还可以逆向反应,将电能转化为化学能进行储能。

这使得质子交换膜燃料电池成为未来储能领域的热门选择。

3、航空航天领域。

质子交换膜燃料电池具有发电效率高、噪音小、轻量化等特点,可以在无人机、航天器等领域广泛应用,提高效率、降低重量、提高稳定性。

质子交换膜发展趋势

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。

2023年质子交换膜燃料电池行业市场分析现状

2023年质子交换膜燃料电池行业市场分析现状

2023年质子交换膜燃料电池行业市场分析现状质子交换膜燃料电池行业是一种新兴的清洁能源技术,被广泛认为是未来替代传统能源的关键技术之一。

目前,质子交换膜燃料电池行业正处于快速发展阶段,市场潜力巨大。

本文将对质子交换膜燃料电池行业的市场现状进行分析。

首先,质子交换膜燃料电池具有高能效、低污染、可再生等优点,因此在能源领域具有广阔的市场应用前景。

目前,质子交换膜燃料电池主要应用于汽车、家用电器、航空航天等领域。

特别是在汽车领域,质子交换膜燃料电池被认为是替代传统燃油汽车的理想选择,因为它具有零排放、长续航里程等优势,可以有效解决传统燃油汽车的环境污染和能源危机问题。

其次,质子交换膜燃料电池行业的市场规模正逐渐扩大。

根据国内外市场调查数据显示,目前全球范围内质子交换膜燃料电池行业的年销售额已经超过了数十亿美元,而且预计在未来几年将持续增长。

特别是在中国市场,质子交换膜燃料电池行业正处于快速发展的阶段,政府对该行业的支持力度也在逐渐增加。

据预测,未来几年中国质子交换膜燃料电池行业的市场规模将达到上百亿元人民币。

再次,质子交换膜燃料电池的技术进展也在不断提升。

随着材料科学和电化学技术的不断发展,质子交换膜燃料电池的性能逐渐得到提高,成本逐渐降低。

目前,质子交换膜燃料电池的功率密度已经达到了数百瓦/平方厘米,效率也在逐步提高。

未来,随着技术的进一步成熟和成本的进一步降低,质子交换膜燃料电池行业的市场前景将更加广阔。

最后,质子交换膜燃料电池行业面临一些挑战。

首先,目前质子交换膜的制备成本较高,成本控制是行业发展的关键。

其次,质子交换膜的稳定性和耐久性仍然存在一定问题,需要进一步进行研究和改进。

此外,质子交换膜燃料电池的氢气供应和储存也是一个难题,需要进一步解决。

综上所述,质子交换膜燃料电池行业具有广阔的市场前景,市场规模逐渐扩大,技术也在不断进步。

然而,行业发展仍然面临一些挑战,需要政府和企业共同努力,加大研发力度,推动质子交换膜燃料电池行业的快速发展。

质子交换膜燃料电池产业及技术发展报告

质子交换膜燃料电池产业及技术发展报告

质子交换膜燃料电池产业及技术发展报告全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:质子交换膜燃料电池是一种新型清洁能源技术,被广泛应用于汽车、船舶、航空航天等领域。

近年来,随着环保意识的增强和能源危机的日益严重,质子交换膜燃料电池产业及技术发展备受关注。

本文将就该行业的现状及未来发展进行分析和展望。

一、质子交换膜燃料电池产业现状2. 技术水平不断提高:随着科技进步和工程实践的不断深化,质子交换膜燃料电池的技术水平也得到了极大的提升。

如今,质子交换膜燃料电池的效率和稳定性明显提高,已经可以满足各种应用场景的需求。

3. 产业链不断完善:质子交换膜燃料电池产业链包括质子交换膜、催化剂、电极等多个环节。

随着产业链的不断完善,相关产品的质量和性能也得到了提升,为整个产业的发展奠定了良好的基础。

1. 智能化和自动化:随着人工智能和自动化技术的快速发展,质子交换膜燃料电池技术也将向智能化和自动化方向发展。

未来,质子交换膜燃料电池将更加智能化,能够实现更加精准的能源管理和控制。

1. 成本问题:目前,质子交换膜燃料电池的成本仍然较高,限制了其在大规模应用中的发展。

未来,如何降低成本、提高效率将是该行业面临的重要挑战。

2. 市场竞争:质子交换膜燃料电池市场竞争激烈,需要不断提升产品质量和技术水平,以在激烈的市场竞争中立于不败之地。

3. 政策支持:政府在能源政策中对质子交换膜燃料电池的支持程度也将影响其未来发展。

各国政府应通过政策引导,加大对清洁能源技术的支持力度,推动质子交换膜燃料电池产业的快速发展。

质子交换膜燃料电池产业正处于快速发展阶段,面临着巨大的机遇和挑战。

只有通过技术创新、产业协同和政策支持,才能推动质子交换膜燃料电池产业迈向更加辉煌的明天。

相信在不远的将来,质子交换膜燃料电池将成为清洁能源领域的重要力量,为人类创造更加美好的生活环境。

第二篇示例:质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)是一种新型清洁能源技术,被广泛应用于汽车、船舶、无人机等领域。

2024年质子交换膜氢氧燃料电池市场分析报告

2024年质子交换膜氢氧燃料电池市场分析报告

2024年质子交换膜氢氧燃料电池市场分析报告引言质子交换膜氢氧燃料电池(PEMFC)是一种新型的清洁能源技术,具有高效能、无污染和零排放的特点。

本文将对质子交换膜氢氧燃料电池市场进行分析,了解其市场规模、发展趋势和竞争状况。

市场规模目前,质子交换膜氢氧燃料电池市场正在快速增长。

根据市场研究公司的数据,2019年全球质子交换膜氢氧燃料电池市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将增长到XX亿美元。

这主要受到对清洁能源和可持续发展的需求增加的推动。

市场驱动因素质子交换膜氢氧燃料电池市场增长的主要驱动因素包括以下几点:1.政府政策支持:多个国家出台了支持燃料电池技术研发和应用的政策,包括财政补贴、税收优惠和技术标准等,刺激了燃料电池市场的发展。

2.清洁能源需求增加:随着全球能源需求不断增长和环境污染问题日益严重,清洁能源成为了人们关注的焦点。

质子交换膜氢氧燃料电池作为一种零排放的能源技术,具有广阔的应用前景。

3.交通运输领域需求增长:随着城市化进程的加速和汽车保有量的增长,交通运输领域对低碳和零排放能源的需求不断增加。

质子交换膜氢氧燃料电池作为汽车动力系统的一种替代方案,受到了广泛关注。

市场前景质子交换膜氢氧燃料电池市场具有良好的发展前景。

随着技术的不断进步和成本的降低,燃料电池系统的性能逐渐提升,应用范围也在不断扩大。

预计未来几年内,质子交换膜氢氧燃料电池市场将继续保持较高的增长速度。

市场竞争状况当前质子交换膜氢氧燃料电池市场的竞争主要集中在技术、成本和供应链等方面。

目前市场上已经出现了一些技术比较成熟的企业,包括XXXXX、XXXXX和XXXXX等。

这些企业在质子交换膜氢氧燃料电池技术研究和产品开发方面具有较强的实力。

然而,质子交换膜氢氧燃料电池市场的竞争仍然非常激烈。

新进入市场的企业也在加速研发和创新,希望能够抢占市场份额。

此外,成本控制和供应链管理也是企业竞争的关键因素。

结论质子交换膜氢氧燃料电池市场作为一种新兴的清洁能源技术,具有广阔的市场前景。

燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势

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。

质子交换膜燃料电池未来发展方向

质子交换膜燃料电池未来发展方向

质子交换膜燃料电池未来发展方向
质子交换膜燃料电池是一种清洁高效的能源转换技术,具有广泛的应用前景。

未来发展方向可以有以下几个方面:
1. 提高燃料电池的功率密度:目前质子交换膜燃料电池的功率密度相对较低,限制了其在大功率应用中的实际应用。

未来可以通过改进膜材料、催化剂和反应层结构等方式,提高电池的功率输出。

2. 提高燃料电池的耐久性:质子交换膜燃料电池的耐久性是一个重要的技术难题,与催化剂的稳定性、膜材料的耐化学腐蚀性等因素有关。

未来可以通过设计更稳定的催化剂、优化膜材料结构等方式,改善电池的耐久性,延长电池寿命。

3. 降低燃料电池的成本:目前质子交换膜燃料电池的成本较高,主要源于催化剂和贵金属的使用。

未来可以通过开发更廉价的催化剂、减少贵金属的使用量,以及改进生产工艺等方式,降低电池的成本,促进其商业化应用。

4. 加强燃料电池系统的集成:质子交换膜燃料电池作为一个系统,需要与氢气供应、氧气供应、冷却系统等组件进行集成。

未来可以通过优化系统设计,提高系统效率,降低整体能耗,提高电池系统的性能。

5. 探索新的应用领域:质子交换膜燃料电池目前主要应用于汽车和家用电力系统等领域,未来可以进一步拓展到航空航天、
移动设备、无人机等新兴领域,为这些领域提供清洁高效的能源解决方案。

质子交换膜燃料电池技术的发展与应用

质子交换膜燃料电池技术的发展与应用

质子交换膜燃料电池技术的发展与应用近年来,以科技进步为推动力的新能源技术发展势不可挡。

在这些新兴的能源技术中,质子交换膜燃料电池技术日益受到人们的关注。

质子交换膜燃料电池是一种利用氢气经过电化学反应产生电能的装置。

其最大的特点就在于其无污染、高效、节能等优势。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术,是指在一种与有机质子交换膜分隔开来的两个氧化还原反应电极间,通过氢气在阳极上电化学氧化为质子和电子,质子穿过膜,电子从外部电路传到阴极上,与氧气还原生成水以及电力的技术。

其中“质子交换膜”为该技术的“灵魂”,可以将氢气或甲醇直接转化为电能,同时在反应过程中不会产生二氧化碳等有害气体的排放。

PEMFC技术物质环境友好,噪音极低,且具有高效、轻量化、快速启动等优势,因此在多个领域被广泛应用。

尤其在汽车工业、航空航天等领域,都已经开始尝试将其应用。

目前,由于PEMFC技术的高性能和能源高效利用,在电动汽车、电子设备和环保装置等领域都有着广泛的应用前景。

自1970年代,PEMFC技术就已经引起科学家们的兴趣。

经历数十年的磨炼,该技术也逐渐成为新型燃料电池中的重要分支。

目前,PEMFC技术出现了许多创新性进展。

首先,核心部件——质子交换膜的改良是PEMFC技术发展的重要研究方向。

目前,市面上主要应用的质子交换膜是在纳米级别下改性的聚合物材料 PECVD 膜。

但是这种质子交换膜在低湿度、高温度或高电解液和氧化剂的情况下会出现问题,降低了电池的耐久性和效率。

因此,研究人员们推出了分子筛膜等新型质子交换膜,来提高PEMFC的耐久性和成本效益。

其次,新型催化剂的研究也对PEMFC技术的发展有着重要影响。

新型催化剂不仅可以提高催化剂利用率,还可以有效地降低制造成本,提高电池经济效益。

因此,研究人员们致力于开发新型金属复合氧化物等高效低廉的新型催化剂,以提高PEMFC的效率和成本效益。

最后,新型电解质材料的出现也使得PEMFC技术更加可靠。

2024年质子交换膜氢氧燃料电池市场前景分析

2024年质子交换膜氢氧燃料电池市场前景分析

质子交换膜氢氧燃料电池市场前景分析引言质子交换膜氢氧燃料电池是一种环保且高效的能源转换装置,具有广阔的应用前景。

本文将分析质子交换膜氢氧燃料电池市场的现状和未来发展趋势。

市场现状目前,质子交换膜氢氧燃料电池市场规模较小,但呈现快速增长的趋势。

主要原因包括以下几点:1.政策支持:许多国家和地区出台了鼓励氢能及燃料电池产业发展的政策措施,推动了市场需求增长。

2.能源转型需求:据统计,全球二氧化碳排放量不断上升,迫切需要减少对传统化石能源的依赖,膜氢氧燃料电池具备减少污染和提高能源利用率等优势,成为能源转型的重要选择。

3.技术进步:在质子交换膜材料、电池堆设计和催化剂等方面的不断突破,使得质子交换膜氢氧燃料电池的效率和稳定性得到了显著提升。

市场前景质子交换膜氢氧燃料电池市场具有广阔的发展前景,主要表现在以下几个方面:1.交通领域应用拓展:汽车、公交车、轮船和无人机等交通工具的电动化正在成为全球的趋势,而质子交换膜氢氧燃料电池作为一种高能量密度、快速充电和长续航里程的能源系统,将成为电动交通工具的重要选择。

2.能源储备和供应:质子交换膜氢氧燃料电池可作为能量储备设备,用于临时或长期的能源供应,为居民和企业提供高效能源解决方案。

3.工业应用市场:质子交换膜氢氧燃料电池可用于工业生产过程中的电力供应,例如制氢、石油提炼和化学制品生产等领域,具有巨大的市场潜力。

4.微型应用领域:质子交换膜氢氧燃料电池可以用于小型电子设备的供电,例如智能手机、笔记本电脑和便携式电子器件等,满足人们对高效、便携能源的需求。

面临的挑战虽然质子交换膜氢氧燃料电池市场前景广阔,但仍面临一些挑战:1.制造成本高:质子交换膜氢氧燃料电池的制造成本相对较高,导致其在市场竞争中的价格不具备优势。

2.燃料供给和氢气储存:氢气的供给和储存是质子交换膜氢氧燃料电池的关键问题,需要建立完善的氢气供应链和储氢系统。

3.技术创新和标准制定:质子交换膜氢氧燃料电池技术仍处于不断发展阶段,需要加强技术创新和标准制定,提高产品的可靠性和性能稳定性。

质子交换膜燃料电池的发展前景

质子交换膜燃料电池的发展前景

质子交换膜燃料电池的发展前景质子交换膜燃料电池(简称PEMFC)是一种新型的燃料电池技术,具有较高的能量转化效率和环保性能,因此其发展前景非常广阔。

质子交换膜燃料电池具有高能量转化效率。

相比于传统的燃烧发电方式,PEMFC可以将化学能直接转化为电能,转化效率可以达到40%以上,远远高于内燃机的转化效率。

这意味着在同样能源输入的情况下,质子交换膜燃料电池可以提供更多的电能输出,使能源利用效率得到极大提升。

质子交换膜燃料电池具有较强的环保性能。

PEMFC的工作原理是通过催化剂将氢气和氧气转化为水,过程中不产生有害物质和污染物。

相比之下,传统的燃烧发电方式会产生大量的二氧化碳和其他有害气体,对环境造成严重污染。

因此,质子交换膜燃料电池可以有效降低温室气体排放,减少对大气环境的影响,有利于可持续发展。

质子交换膜燃料电池还具有快速启动、静音、体积小等优势。

相比于传统的发电设备,PEMFC可以快速启动并达到额定功率输出,适用于一些对电能供应要求高的场景。

同时,由于使用了固体质子交换膜代替了传统燃烧中的机械部件,质子交换膜燃料电池工作时几乎无噪音,非常适合于室内使用。

然而,质子交换膜燃料电池也面临一些挑战和问题。

首先是氢气的供应问题。

虽然氢气是一种清洁的能源,但目前氢气的生产和储存仍存在一定的技术难题。

其次是催化剂的稳定性和成本问题。

质子交换膜燃料电池需要使用贵金属作为催化剂,而贵金属的成本较高,催化剂的稳定性也需要进一步提升。

此外,质子交换膜的耐久性和寿命也是一个需要解决的问题。

针对以上问题,科研人员正在积极探索解决方案。

首先,在氢气供应方面,可以通过发展水解制氢和可再生能源制氢等技术,实现氢气的可持续生产。

其次,在催化剂方面,可以研究开发新型的非贵金属催化剂,以降低成本。

同时,通过改进催化剂的结构和表面处理技术,可以提高催化剂的稳定性和活性。

此外,还可以通过改进质子交换膜的材料和结构,提高其耐久性和寿命。

质子交换膜燃料电池的应用与发展

质子交换膜燃料电池的应用与发展

质子交换膜燃料电池的应用与发展质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)是一种以氢气和氧气为燃料的燃料电池,其工作原理基于质子交换膜的传质特性。

PEMFC具有高能量转化效率、快速启动、低温工作等特点,因此在诸多领域具有广泛的应用前景。

首先,PEMFC在交通运输领域的应用前景非常广阔。

由于PEMFC具有高能量转换效率和短时间启动等特点,可以满足电动汽车和无人驾驶系统的要求。

与传统燃料电池相比,PEMFC的工作温度较低,因此在电动汽车领域具有更好的氢气氧化反应速度和冷启动能力。

另外,PEMFC的质量轻、体积小,可以减轻车辆负荷,提高汽车行驶里程。

此外,PEMFC还可以用于舰船和飞机等交通工具中,提供可靠的电力能源。

其次,PEMFC在电力领域也具有重要的应用前景。

由于PEMFC具有高转化效率和快速响应的特点,可以应用于小型燃料电池发电机组。

这些小型发电机组可以嵌入到住宅、办公楼以及远离电网的地区,提供可靠的电力供应。

此外,PEMFC还可以与太阳能电池、风力发电机等可再生能源结合使用,形成混合能源系统,增加可再生能源的利用效率。

此外,PEMFC还具有在便携式电子设备中的应用潜力。

随着移动通信、智能家居等智能设备的普及,对电池的需求量逐渐增加,而传统的锂电池容量有限,使用时间较短。

PEMFC可以通过不间断地供电来解决这一问题,延长便携式设备的使用时间。

同时,PEMFC具有快速启动和高能量转换效率的特点,非常适合在户外、远程地区使用。

当前,PEMFC还存在一些挑战和亟需解决的问题。

首先,PEMFC的成本仍然较高,其中包括质子交换膜的价格昂贵。

此外,PEMFC的稳定性和寿命问题也需要进一步研究和改进。

对于氢气的存储和供应也是一个技术难题,需要解决氢气在储存和输送过程中的安全性和成本等问题。

总之,质子交换膜燃料电池具有广泛的应用前景,并且在交通运输、电力、便携式电子设备等领域中有着独特的优势。

质子交换膜燃料电池的发展与应用

质子交换膜燃料电池的发展与应用

质子交换膜燃料电池的发展与应用随着人们对环保意识的不断提高,对绿色能源的依赖也越来越大。

其中,燃料电池作为一种全新的能源转换技术,在近几十年中受到了广泛的关注和研究。

尤其是质子交换膜燃料电池在其它类型燃料电池中的占比越来越大,成为各个领域逐渐普及的一种最有前途的燃料电池。

现在,让我们一起来探讨一下质子交换膜燃料电池的发展与应用。

一、质子交换膜燃料电池的优势相对于传统的化石燃料,燃料电池作为一种新型的清洁能源,具有很多独特和优越的性能。

在这些性能中,质子交换膜燃料电池具有以下几个明显的优势:1、高效能利用质子交换膜燃料电池将氢气和氧气直接进行化学反应,能够将燃料中的能量转换为电能,其转换效率可以高达60%以上。

2、环保相对燃烧化石燃料而言,质子交换膜燃料电池只会生成水和热,且废水和废热的产生少之又少,因此可以达到较好的环保效果。

3、运行稳定性强质子交换膜燃料电池是一种简单的系统,采用的配件少,也容易维修。

同时,其产生的电流和温度比较平稳,维持稳定性较强。

二、质子交换膜燃料电池的实际应用由于质子交换膜燃料电池具有上述的优势,因此在现实生活中得到了广泛的应用。

下面着重介绍一下质子交换膜燃料电池在移动电源、汽车和工业制氢等方面的应用。

1、移动电源质子交换膜燃料电池不仅可以用于笔记本电脑、手机等移动电源产品的充电,同时还可以应用在户外旅行挎包、电动自行车、滑板车等移动设备中。

2、汽车由于质子交换膜燃料电池的环保和高效性,因此在汽车领域中也得到了广泛的应用。

目前,许多汽车制造商都推出了基于燃料电池的汽车,例如丰田Mirai、本田Clarity等等。

3、工业制氢质子交换膜燃料电池还可以应用在工业制氢方面,用于生产高纯度的氢气。

这种应用在化学、医学或者纳米技术方面都很常见。

三、质子交换膜燃料电池的未来前景由于质子交换膜燃料电池的优异性能,其应用领域已经越来越广泛。

同时,现在也有越来越多的国家重视相关的技术研发,使得质子交换膜燃料电池在未来的发展中也将会有更广阔的前景。

质子交换膜燃料电池技术发展现状

质子交换膜燃料电池技术发展现状

质子交换膜燃料电池技术发展现状质子交换膜燃料电池技术作为一种新型清洁能源技术,在近年来得到了越来越多的关注和发展。

本文将就质子交换膜燃料电池技术的原理、发展现状以及未来趋势进行深入探讨。

一、质子交换膜燃料电池技术原理质子交换膜燃料电池是一种化学反应产生电能的装置。

其原理是通过氢气与氧气在质子交换膜(PEM)催化剂的作用下反应来产生电能。

其中,质子交换膜的作用是将氢气中的质子与氧气中的电子分开,使得正负电荷完全隔离。

二、在质子交换膜燃料电池技术的发展历程中,主要分为三个阶段。

(一)快速发展阶段1990年,质子交换膜燃料电池技术成为美国联合航空航天公司(UTC)的重点研究项目,并于1991年取得了重大突破。

当时UTC公司成功开发出了首台50千瓦的燃料电池堆,并被广泛用于美国太空摆渡机的电源或能源。

(二)前沿拓展阶段2000年以后,质子交换膜燃料电池技术迎来了新的发展机遇。

各国开始相继投入大量的资金和人力进行研究,同时在材料、催化剂、电解质等方面得到了极大的进展。

(三)低碳经济发展阶段2010年后,国际社会相继提出了建设低碳、环保的经济体系的新目标,使其成为质子交换膜燃料电池的一个重要发展方向。

目前,美国、日本、韩国等发达国家都在积极推动质子交换膜燃料电池技术的应用与推广。

三、质子交换膜燃料电池技术未来趋势目前,我们可以看到,质子交换膜燃料电池技术已经取得了巨大的发展。

但是,在未来的发展中,依然需要注意以下问题。

(一)制造成本问题目前,制造成本仍是质子交换膜燃料电池技术发展的一个突出问题。

如果不能有效地降低制造成本,那么质子交换膜燃料电池技术的应用与推广将面临较大的阻碍。

(二)性能和稳定性问题在质子交换膜燃料电池技术中,如何提高电池的性能和稳定性是研究人员需要不断琢磨的问题。

在电解质的选择、催化剂的合成等方面不断探索和突破,是提高电池性能和稳定性的重要途径。

(三)多能源融合问题在未来,质子交换膜燃料电池技术将不仅应用于单一的能源领域,而是更多地与其他能源进行融合。

2024年质子交换膜型燃料电池市场规模分析

2024年质子交换膜型燃料电池市场规模分析

2024年质子交换膜型燃料电池市场规模分析引言质子交换膜型燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)是一种基于氢和氧气发生氧化还原反应来产生电能的装置。

质子交换膜型燃料电池具有高能量转换效率、零排放和环境友好等优点,因此受到了广泛的关注。

本文将对质子交换膜型燃料电池市场规模进行详细分析,并探讨其发展前景。

市场规模分析根据最新的市场研究数据,质子交换膜型燃料电池市场规模逐年扩大。

这主要得益于对清洁能源的需求增加,以及对传统燃料的替代需求。

以下是近年来质子交换膜型燃料电池市场的主要特点和趋势:1.增长速度质子交换膜型燃料电池市场近年来呈现出持续快速增长的态势。

据市场研究机构预测,未来几年内,质子交换膜型燃料电池市场将以高于10%的复合年增长率增长。

2.应用领域质子交换膜型燃料电池在各个行业和领域都有广泛的应用,包括交通运输、能源供应、工业生产等。

其中,交通运输领域是最大的市场,其次是能源供应领域。

质子交换膜型燃料电池技术不断发展和成熟,新的材料和设计理念被应用到燃料电池系统中,提高了能量转换效率和可靠性,降低了成本和维护需求,推动了市场的增长。

4.市场地区质子交换膜型燃料电池市场在全球范围内都有较大规模的增长。

目前,北美地区是最大的市场,其次是亚太地区。

随着欧洲和中国等地区对清洁能源的需求不断增加,这些地区有望成为未来市场增长的主要驱动力。

发展前景质子交换膜型燃料电池作为一种清洁高效的能源转换技术,具有广阔的市场前景。

以下是质子交换膜型燃料电池未来发展的几个有利因素:1.政策支持很多国家和地区通过政策来鼓励和支持清洁能源技术的发展,包括质子交换膜型燃料电池。

政府的支持将进一步推动该技术在各个行业和领域的应用,促进市场的增长。

2.能源转型需求由于能源供应的不稳定性和环境问题的日益严重,越来越多的地区和企业正在寻求可持续的替代能源。

质子交换膜型燃料电池作为一种零排放的能源转换技术,将在能源转型过程中起到重要的作用。

质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气

质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气

质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC)是一种以氢气为燃料的先进能源技术,被广泛应用于汽车领域。

本文将介绍质子交换膜燃料电池汽车的原理、优势和发展前景。

一、质子交换膜燃料电池的原理质子交换膜燃料电池是一种通过质子在电解质膜中传输来转化化学能为电能的装置。

它由阳极、阴极和电解质膜组成。

在阳极,氢气被分解成质子和电子,质子穿过电解质膜向阴极迁移,电子则在外部电路中流动,产生电流。

在阴极,质子和电子再次结合,与氧气发生反应生成水,释放出电能。

二、质子交换膜燃料电池汽车的优势1. 高效清洁:质子交换膜燃料电池汽车以氢气为燃料,经过化学反应后只产生水和热。

与传统燃油车相比,不会排放有害物质,对环境污染更小。

2. 高能量密度:质子交换膜燃料电池汽车的能量密度高,能够提供较长的续航里程。

同时,充电速度快,可以在短时间内完成充氢。

3. 快速启动:质子交换膜燃料电池汽车无需像传统燃油车那样冷启动,即可迅速启动。

在寒冷环境下,质子交换膜燃料电池汽车的性能表现更加出色。

4. 安全可靠:质子交换膜燃料电池汽车具有较高的安全性,电解质膜能够阻止氢气和氧气直接接触,减少了爆炸的风险。

同时,电池系统具有多层安全保护措施,确保了汽车的稳定运行。

三、质子交换膜燃料电池汽车的发展前景质子交换膜燃料电池汽车作为一种新型的清洁能源汽车,具有广阔的发展前景。

1. 政策支持:各国政府相继出台了推动质子交换膜燃料电池汽车发展的政策,包括减税、补贴等措施,促进了市场的发展。

2. 技术进步:随着科技的不断进步,质子交换膜燃料电池的效率和稳定性得到了大幅提升,使得质子交换膜燃料电池汽车更加可靠和实用。

3. 环境需求:随着环境问题的日益严重,人们对清洁能源的需求越来越高。

质子交换膜燃料电池汽车作为一种零排放的车辆,符合人们对环保的追求。

质子交换膜燃料电池汽车以氢气为燃料,具有高效清洁、高能量密度、快速启动和安全可靠等优势。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

5 nm ,胶束之间的通道直径约 1 nm ,见图 2. 这样在 氟碳主链形成的疏水相内分布着连续的胶束网络 , 它是质子传递的通道.
CF3 x = 5~13 , y = 0~1 , z = 1 , n = 2
图 1 Nafion 膜的分子结构
图 2 Nafion 膜的胶束结构 Fig. 2 Micelle structure of Nafion membrane
0. 09 S/ cm (室温 ) , 在高温情况下 (100 ℃) ,由于水
的蒸发 , 使 Nafion 膜的含水量下降导致电导率降 低. 磺化聚醚醚酮 ( S - PEE K) 在含水量较低时 ,由 于其酸性较弱 ,大部分 H + 局限于磺酸基团附近 ,不 能形成 H3O + ,所以其电导率大大降低[3 ] . 对于主链 完全憎水的质子交换膜 ,如果 EW 值相同 ,其含水 量应该相差不大. 3. 2 膜结构的影响
— - SO3 - ; —H + 或 H3O + ; ○—H2O 图 3 Nafion 膜的相分离结构
Fig. 3 Phase separation structure of Nafion membrane
3. 3 酸度的影响
质子交换膜中磺酸基团含量的高低 ,并不能完
全反映质子交换膜的 电 导 率 的 高 低 , 如 S - PES
4 质子交换膜的发展方向
4. 1 Naf ion 膜的修饰与改性 4. 1. 1 提高 Nafion 膜的高温电导率
由于象磷钨酸 、硅钨酸 ( STA) 、磷钼酸 、磷锡酸 等杂多酸具有质子传导能力[6 ,7 ] , 并且沸点高 ( > 100 ℃) . Savadogo 等[8 ] 以 STA 改性 Nafion 膜制得 了一系列复合膜 ,虽然此复合膜的电导率比 Nafion 膜要 高 , 可 达 0. 2 S/ cm , 并 在 PEM FC 上 使 用 (110~115 ℃) 取得了较好的实验结果 ,但是 ,如果 长时间运行 ,由于杂多酸溶于水 ,从而会从膜中迁移 出来 ,导致性能下降.
电池 用对醇水分离效果比较好的聚乙烯醇 ( PVA) 膜与 Nafion 膜复合 ,由于这种膜对水的选择性优于 醇 ,故可明显降低甲醇渗透性[12 ] ,但膜的力学强度 下降 ,电导率降低 ,有人采用戊二醛交联和后磺化来 改善[13 ] . 用 Cs + 替代 Nafion 膜中的部分 H + ,对其进行 修饰 ,由于 Cs + 弱的亲水性 ,减少了膜的吸水量 ,从 而也可降低甲醇渗透率 ,但导电性有一定程度的下 降[14 ] . 采用 等 离 子 蚀 刻 和 溅 射 钯 对 膜 表 面 进 行 修
由于 SiO2 好的保水能力 , Mauritz[9 ,10 ] 采用溶 胶 - 凝胶工艺把纳米 SiO2 氧化物分散在 Nafion 膜 中制得了复合膜 ,由于颗粒尺寸小 ,比表面大 ,保水 能力大大提高 ,并且无机纳米粒子增加了膜的醇水 分离功能 , 因此这种纳米复合膜可用在温度高于 100 ℃的 DMFC 上. 这种复合膜的制备工艺还需进 一步完善 ,关键是提高无机氧化物在全氟磺酸膜中 的含量以及分散性 ,并且不至于使复合膜的力学强 度下降.
由于氟原子具有强烈地吸电子的作用 , 使得 —SO3 H 上的 H + 在水中完全解离形成 H3O + ,增加 了 Nafion 膜的 酸 性 , 这 样 在 球 形 胶 束 内 部 , 每 个 —SO3 - 周围都含有一个 H3O + 和几个水分子 ,首先 阳极发生电化学反应形成 H + 和电子 ,电子由外电 路输送到阴极 ,与 O2 和催化剂周围的 —SO3 H 离解 出的 H + 反应生成水 ,与此同时 , H+ 离去后 , —SO3 在静电吸引和电势差的驱动下 ,邻近的 —SO3 H 根 上的 H + 就跳跃到此 —SO3 - 上 ,以此类推 , H + 就在 连续的胶束网络内形成传递. 可以说 ,胶束的网络结 构的存在 ,是形成 H + 传递的必要条件 ,因为只有这
第 5 期
沈春晖等 : 燃料电池用质子交换膜的发展方向
·59 ·
样 , —SO3 H 基团之间的距离才比较近 ,利于 H + 的 跳跃传递. 在 H + 迁移的同时 ,也会有大量水分子的 迁移 ,如果以甲醇作为燃料 ,甲醇分子也会出现渗 透.3 影响质子交换膜质子导率的因素3. 1 含水量
束与胶束之间难形成网络结构 ,不利于 H + 的传递 ,
相同 EW 值的 S - PEE K 膜的电导率比 Nafion 膜 低. Kreuer[4 ] 认为憎水与亲水区域需有明显的相分 离 ,并且亲水区域能连通 ,相互连通的亲水区域为质
子与水的运输提供通道 ,如图 3 所示 ,这样绝大多数
CH3
以欲得到与全氟磺酸膜相当的电导率 ,必须提高磺
酸含量 , 也即需更大的 IEC 值. 另外 , 苯环上悬挂
CH3
SO3 Na
_ O θ C θ O θ SO2 θ ) n
CH3
SO3 Na
图 5 磺酸基团在苯环惰性位的 S - PES 结构图
Fig. 5 Structure of S - PES of sulfoacid on p henyl inertia
© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
·60 ·
膜 科 学 与 技 术
第 24 卷
—SO3 H ,大多是通过 H2 SO4 ,ClSO3 H ,SO3 磺化制备 的 ,此 反 应 是 一 个 可 逆 反 应 , 在 有 水 的 存 在 下 , —SO3 H从苯环上脱离 ,质子电导率下降. 所以 ,侧链 应选择烷基磺酸 ,特别是含氟烷基磺酸.
弱酸更加减弱 (p Ka≈2. 3 左右) ,相应电导率也较
低. 而采用单体的直接缩合聚合可得到磺酸基团悬
挂在惰性位上[5 ] ,如图 5 所示. 由于砜基团的拉电子
效应 ,使图 5 比图 4 的酸性有所增加 ,从而提高了膜
的质子电导率 (0. 08 S/ cm ,离子交换当量 IEC 1172
mmol/ g) . 但其磺酸基团的酸性还不如全氟磺酸 ,所
欲使质子交换膜在有水的存在的条件下形成胶
束网 络 结 构 , 高 分 子 链 的 主 链 必 须 憎 水 , 带 有
—SO3 H 基团的支链必须有一定的长度 ,这样便于 —SO3 H 之间的聚集形成胶束 ,如 Nafion 膜. 许多在 苯环上直接悬挂 —SO3 H 基团的质子交换膜较难形 成胶束 ,即使形成了少量胶束 (如 S - PEE K) ,但胶
Fig. 1 Molecule structure of Nafion membrane
2 Nafion 膜的质子传递过程
它是一种不交联的高分子聚合物 ,可用热塑性 塑料加工工艺成膜 ,但其合成工艺比较复杂 ,使得此 膜的价格偏高 ,影响了质子交换膜燃料电池的商业 化进程.
关于其微观结构 ,较普遍接受的是胶束网络结 构模型 ,该分子一端含有强烈疏水的非极性全氟长 链 ,另一端含有强烈亲水的悬挂在氟碳链上的全氟 烷基醚磺酸基团. 所以该分子相当于一个固体高分 子阴离子表面活性剂 ,从而在有水存在的情况下 ,它 可形成胶束结构 ,由于磺酸基团含量较低 ,所以胶束 较少呈球形 ,约有 50~150 个磺酸基团组成的每个 球形胶束直径大约为 4 ~ 6 nm ,胶束间距一般为
沈春晖1 潘 牧1 王明宏2 袁润章1
(1. 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室 , 武汉 430070 ; 2. 湖北省投资公司 , 武汉 430071)
摘 要 : 从 Nafion 膜的结构与性能的关系出发 ,主要分析了含水量 、分子结构以及膜的微观结 构和酸度对质子电导率的影响 ,指出了 Nafion 膜待克服的问题如高温电导率低 ,甲醇渗透性 大 ,提出了质子交换膜以后的发展方向 ,包括 Nafion 膜的修饰与改性 ,含氟高分子作为主链接 枝带有磺酸的支链 ,有机聚硅氧烷主链接枝烷基磺酸质子交换膜. 关键词 : Nafion 膜 ; 质子交换膜 ; 膜结构 ; 质子电导率 中图分类号 : TM911. 4 文献标识码 : A
收稿日期 : 2003 - 04 - 04 ; 修改稿收到日期 : 2003 - 08 - 20
作者简介 : 沈春晖 (1970 - ) , 男 , 湖北仙桃人 , 在读博士生 , 讲师 , 从事高分子材料及复合材料的研究.
© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 24 卷 第 5 期 2004 年 10 月
膜 科 学 与 技 术 M EMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY
文章编号 :1007 - 8924 (2004) 05 - 0058 - 05
燃料电池用质子交换膜的发展方向
Vo1. 24 No. 5 Oct . 2004
由于大多数质子交换膜都是以 —SO3 H 基团作 为质子传递单元的 ,所以其质子传递必须有水存在 ,
一方面水的存在是形成胶束网络结构的基础 ,另一 方面 , 在 有 水 存 在 的 条 件 下 , —SO3 H 上 的 H + 与 H2O 形成 H3O + ,从而削弱了 —SO3 - 与 H + 间的引 力 ,有利于 H + 的移动 ,含水量一般以每个 —SO3 H 基团所含的 H2O 分子的个数 n 来描述 ,在膜的含水 量较大时 ,质子的迁移系数高于水的迁移系数 ,其电 导率也较高[2 ] ,比如 Nafion 膜 (离子交换当量的倒 数等效质量 EW = 1 100) ,其 n = 11~13 ,电导率约
相关文档
最新文档