质子交换膜专题知识专业知识讲座

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718 质子交换膜

718 质子交换膜一、质子交换膜的概述质子交换膜（Proton Exchange Membrane，简称PEM）是一种聚合物膜，具有良好的质子传导性能。

在许多工业和科研领域，质子交换膜发挥着重要作用，特别是在新能源、化学工程和环境科学等领域。

二、质子交换膜的工作原理质子交换膜的主要作用是实现离子或质子在不同溶液之间的传递。

这种膜由特殊的聚合物基质和酸性功能团组成，酸性功能团能与质子结合，并在膜的内部形成一种传导通道。

当溶液中的质子接触到质子交换膜时，它们会与酸性功能团结合，并在膜的内部进行传递。

这种传递过程使得质子能够在膜的一侧与电解质溶液中的阳离子交换，从而实现电荷传递和电流输出。

三、质子交换膜的应用领域1.燃料电池：质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种clean energy 发电设备，具有高效、环保和燃料适应性好等优点。

PEMFC 以氢气、醇类、烃类等为燃料，将化学能转化为电能，广泛应用于交通、通讯、家电等领域。

2.电解水制氢：质子交换膜电解水制氢技术具有电流密度高、制氢效率高等优点。

通过质子交换膜，可以实现水分子的电解，生成氢气和氧气，为新能源氢燃料的开发和应用提供技术支持。

3.离子交换膜电解：质子交换膜在离子交换膜电解领域也具有广泛应用。

例如，用于金属提炼、废水处理、浓缩分离等过程，实现资源的回收和环境的保护。

四、质子交换膜的技术发展随着科技的进步，质子交换膜技术也在不断更新。

目前，研究者们致力于提高质子交换膜的性能，如提高质子传导率、增强机械强度、降低成本等。

此外，新型质子交换膜材料的研究也成为热点，如磺酸化聚苯并咪唑、磷酸化聚酸酯等。

五、我国在质子交换膜研究的发展我国在质子交换膜领域的研究取得了显著成果。

许多科研机构和高校致力于质子交换膜的基础研究和应用开发，已成功应用于燃料电池、电解水制氢等领域。

此外，政府也对新能源产业给予了大力支持，为质子交换膜技术的发展提供了良好的环境。

六、质子交换膜的未来展望随着全球能源危机和环境问题日益严重，新能源技术的发展已成为国家战略。

燃料电池质子交换膜简介演示

化学稳定性
质子交换膜应具有良好的化学稳定性，以应对燃料电池运行过程中可能发生的化学反应和腐蚀。
膜的材料和结构是影响其化学稳定性的关键因素。
高质量的质子交换膜应具有出色的化学稳定性，以确保在燃料电池运行过程中的稳定性和耐久性。
06
质子交换膜在燃料电池领Hale Waihona Puke 的应用前景及挑战应用前景
01 02
环保能源
最后，电子从阳极通过外部电路流向阴极，完成电流的产生。
在电化学反应步骤中，氢气和氧气通过催化剂的作用被分解成电子、质子和氧离子。
氢气供应是指氢气从外部通过管道或压力容器供应给燃料电池的阳极。
氧化剂供应是指氧气从外部通过管道或压力容器供应给燃料电池的阴极。
燃料电池的类型
根据使用不同的电解质，燃料电池可以分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（
定制化质子交换膜
定制化质子交换膜是根据特定应用需求，定制加工的具有特殊性能和用途的质子交换膜。
03
质子交换膜在燃料电池中的作用
质子交换膜作为隔膜的作用
阻隔反应气体
质子交换膜作为燃料电池的隔膜，能够将阳极和阴极隔开，防止反应气体混合，确保电池的安全运行。
传递质子
质子交换膜具有传导质子的能力，能够让阳极产生的质子传递到阴极，实现电化学反应的连续进行。
的商业化进程不断加快，市场规模不断扩大。
挑战与问题
技术成熟度
尽管质子交换膜燃料电池具有许多优点，但其技术成熟度还有待进一步提高，尤其是在膜电极组件、双极板等关键部件的设计和制造方面。
运行稳定性
质子交换膜燃料电池的运行稳定性还需要进一步提高，尤其是在高温、高湿度等恶劣环境下，需要保证其长期稳定运行。

pem电解用质子交换膜

PEM电解用质子交换膜1. 介绍质子交换膜（Proton Exchange Membrane，PEM）是一种重要的膜材料，用于聚合物电解质膜燃料电池（Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell，PEMFC）等领域。

它具有优良的质子导电性能和化学稳定性，能够有效地将氢气与氧气催化反应生成电能。

本文将详细介绍PEM电解用质子交换膜的特点、结构以及应用领域。

2. 特点PEM电解用质子交换膜具有以下几个特点：2.1 质子导电性能高PEM电解用质子交换膜能够提供良好的质子传输通道，具有很高的质子传输速率和较低的内阻。

这使得PEM膜能够在较低温度下高效地进行质子交换反应。

2.2 化学稳定性好PEM电解用质子交换膜具有良好的化学稳定性，能够在酸性和碱性环境中长期稳定工作。

它能够有效抑制与金属催化剂之间的氧化反应，延长电解质膜的使用寿命。

2.3 机械性能优异PEM电解用质子交换膜具有良好的柔韧性和高强度，能够在变化的温度和湿度条件下保持较好的稳定性。

其高机械性能可以减少膜的脱水和脱层现象，改善整体的耐久性。

2.4 热稳定性强PEM电解用质子交换膜能够在高温条件下保持较好的稳定性，不易热分解。

它具有较高的热稳定性，能够抵御高温、高湿和高压等不利因素的影响。

3. 结构PEM电解用质子交换膜主要由聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）和聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）等高分子材料构成。

在其基础上，通过特殊的离子交换处理，引入大量的酸基团和羟基团，增加膜的质子导电性能。

4. 应用领域PEM电解用质子交换膜广泛应用于各种电化学器件和能源领域，包括：4.1 燃料电池PEM电解用质子交换膜是聚合物电解质膜燃料电池的核心组成部分。

它在燃料电池中起到质子传导和隔离气体的作用，使燃料电池能够高效地将氢气与氧气催化反应生成电能。

4.2 水电解PEM电解用质子交换膜也可应用于水电解系统中。

fuma_质子交换膜__概述说明以及解释

fuma 质子交换膜概述说明以及解释1. 引言1.1 概述Fuma质子交换膜是一种新兴的高效能、稳定性较好的膜材料。

它具有良好的离子选择性和传输性能，可广泛应用于电化学领域、环境工程以及能源转换和储存等相关领域。

本文通过对Fuma质子交换膜的概述和解释，旨在探讨其定义原理、结构特点以及制备方法，并对其优缺点进行分析。

最后，我们将总结主要观点和发现，并展望未来对Fuma质子交换膜的研究方向。

1.2 文章结构本文分为五个部分，首先是引言部分，其中包括概述、文章结构以及目的；接下来是Fuma质子交换膜的介绍，包括定义原理、结构特点以及应用领域；然后是Fuma质子交换膜的制备方法，包括隧道聚合法、薄膜浇筑法和化学气相沉积法；其后是对Fuma质子交换膜的优缺点进行详细讨论；最后是结论部分，总结了本文所涉及的重要观点和发现，并对未来研究方向进行了展望。

1.3 目的本文旨在全面介绍Fuma质子交换膜的定义原理、结构特点和应用领域，探讨其制备方法并分析其优缺点。

通过深入了解Fuma质子交换膜的相关知识，可以提高对该膜材料在电化学、环境工程以及能源转换和储存等领域中的应用前景的认识。

同时，为进一步推动Fuma质子交换膜相关研究提供参考和启示。

2. Fuma质子交换膜:2.1 定义和原理:Fuma质子交换膜是一种具有高离子导电性能的特殊材料，可用于燃料电池等能源转换领域。

它通常由聚合物材料制成，其中包含具有负电荷的功能基团，以促进质子的传输。

这种质子交换膜的工作原理是基于质子通过与功能基团上氧原子结合来实现传导。

在给定适当温度和湿度条件下，Fuma质子交换膜可以提供较高的离子迁移率和较低的电阻率。

2.2 结构和特点:Fuma质子交换膜通常采用聚苯醚类、聚砜类或聚酰亚胺类等高性能聚合物作为主要材料。

其具体结构包括通过共轭链接或表面修饰引入功能基团的形式。

该膜在化学结构上具有稳定、兼容以及抗溶剂性等优点，使其在不同环境下都能有效运行。

车用质子交换膜燃料电池快速入门.ppt

铂微粒固定在相对较大的炭粉粒子上,催化剂一般为铂，目前，用量为0.2mg/cm2,
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4 .双极板实现燃料电池内部连接的一个方法，是采用双极板，同一块双极板的两个侧面，分别与相邻燃料电池的阴极和阳极接触，同时双极板还起到把氢送到阳极，和把氧或空气送到阴极的作用
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5. 质子交换膜燃料电池的水管理问题质子交换膜中的电解质必须含有足够的水，才能保证有良好的离子传导性，但水也不能太多，否则它会涌入并堵塞电极或气体扩散层中的孔通道燃料电池里的水来自：一是氢氧反应产生的水，另一是对反应气体加湿将水带进来，下图为几种加湿方法
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环境压力燃料电池的基本结构
* 阳极直接加水，电解膜充分含水
* 对阴极供应大流量干空气流
* 用空气流直接蒸发阴极侧的水来冷却燃料电池
* 系统效率高
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环境压力燃料电池电压－－电流曲线
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两种燃料电池系统的比较
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8. 燃料电池发动机燃料电池发动机，是指包括：燃料电池系统、行走电机、电机控制器和传统内燃发动机所带的附件等合在一起的系统或装置
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6. 加压燃料电池系统传统燃料电池系统通过提高压力的方法来增加它的功率密度，此时系统中要有一个压缩机空气中氮含量约占80%，在对空气进行压缩时，大部分压缩功率，被用来压缩不起作用的氮上，氧利用率（OUR）取得越大，压缩机消耗功率越大，燃料电池输出的净功率减小，效率降低
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用于氢再循环的射流泵结构
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加压燃料电池系统里，一个十分关键的部件是“压缩－膨胀机”。可以选用的压缩机类型很多，有双螺杆式、罗茨转子式、叶片式等。膨胀器用来回收排出空气中的能量。图为压缩膨胀器一例。
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质子交换膜燃料电池ppt下载

（4）预沉淀法
H2PtCl6水溶液和活性炭混合
搅拌下加入铵盐NH4PtCl6沉积到炭上
加还原剂还原
便得Pt粒子较小的催化剂
扩散层
扩散层的功能
（1）支撑催化层。（2）使气体反应物通过扩散层扩散到催化层。（3）传递由催化层产生的电流。
扩散层的主要材料
（1）碳纤维纸（2）碳纤维编织布（3）无纺布（4）炭黑纸
质子交换膜主要由高分子主体，即疏水的碳氟主链区、离子簇和离子簇间形成的网络结构。
“离子簇网络模型”
离子簇的直径约4nm，离子簇之间的间距一般在 5nm左右。离子簇的周壁带有负电荷的固定离子，且通道狭窄，因而对于带负电且水合半径较大的OH-离子的迁移阻力远远大于H+，这也正是离子膜具有选择透过性的原因。
滴加还原剂
搅拌，过滤，干燥
Pt-Ru催化剂
（2）溶胶-凝胶法
催化剂前驱体在有机溶剂中还原制备溶胶，再在活性炭上吸附既得催化剂该方法由Bonnemann首次报道（PtCl2作为前驱体），最近一些研究组在多元醇、乙醇或甲醇系列中制备催化剂，过程大大简化
（3）固相反应方法
由于固相体系中粒子碰撞几率低，因此所得金属粒子平均粒径小，例如固相条件下， H2PtCl6、聚甲醛及活性炭合成的催化剂中Pt的平均粒径为 3nm,而液相还原法中为8nm
3）Nafion/MO2(M=Si,Ti)复合膜
这种膜可在高于100℃的条件下工作，而且可以改善复合膜的甲醇阻隔性能，并对保持Nafion膜中的水分起到良好的作用，因此成为研究的热点
D H Jung等采用纳米SiO2颗粒对Nafion膜进行掺杂。
结果表明，掺杂SiO2的Nafion膜比纯Nafion膜的甲醇渗透率要低，当SiO2在Nafion膜中含量为15%时，甲醇渗透由3.32μmol/(s.cm2)下降到 3.04μmol/(s.cm2)，随着SiO2在膜中含量的增加，甲醇渗透率逐渐降低，遗憾的是同时质子电导率也有一定的下降。

梅特勒锂电池质子交换膜

梅特勒锂电池质子交换膜1. 引言梅特勒锂电池质子交换膜是一种关键的材料，用于高性能锂电池中。

质子交换膜技术已经广泛应用于电动汽车、手机和可再生能源等领域。

本文将详细介绍梅特勒锂电池质子交换膜的原理、制备方法、性能评价以及应用前景。

2. 梅特勒锂电池质子交换膜的原理质子交换膜是一种具有高离子传导率的材料，可以有效地传输质子。

在锂电池中，质子交换膜被用来分离阴极和阳极，同时允许离子在两者之间传输。

通过质子交换膜，锂离子可以从阴极向阳极传输，同时保持电池的电荷平衡。

3. 梅特勒锂电池质子交换膜的制备方法3.1 离子交换法离子交换法是一种常用的制备质子交换膜的方法。

该方法涉及将合适的高分子材料浸泡在酸性或碱性的溶液中，通过离子交换实现对质子交换膜的制备。

3.2 共混法共混法是另一种制备质子交换膜的常见方法。

该方法将高分子材料与质子交换基团进行共混，然后通过溶液浇铸或热压成型的方式获得质子交换膜。

3.3 聚合物电解质膜法聚合物电解质膜法是制备质子交换膜的一种先进方法。

该方法使用聚合物作为基础材料，通过聚合反应和后续处理制备质子交换膜。

这种方法具有较高的控制性和可调性，可以获得具有优异性能的质子交换膜。

4. 梅特勒锂电池质子交换膜的性能评价4.1 离子传导性能质子交换膜的离子传导性能是衡量其性能的重要指标。

离子传导率可以通过测量膜的电导率来评价，较高的电导率意味着较好的离子传输能力。

4.2 热稳定性梅特勒锂电池质子交换膜需要具备良好的热稳定性，能够在高温下保持较好的性能。

热稳定性可以通过热失重分析和热机械性能测试来评估。

4.3 化学稳定性质子交换膜应具备良好的化学稳定性，能够在电解液和电池环境中长期稳定地工作。

化学稳定性可以通过模拟电池实验和化学浸泡实验来评价。

4.4 机械性能梅特勒锂电池质子交换膜需要具备一定的机械强度和柔韧性，能够抵抗外部力的影响并保持膜的完整性。

机械性能可以通过拉伸测试和撕裂测试来评估。

质子交换膜燃料电池PPT课件

阴极催化剂中毒等。
改性全氟磺酸膜
增强型复合质子交换膜
聚四氟乙烯/全氟磺酸复合膜（美国Gore公司）玻璃纤维/全氟磺酸复合膜（英国Johnson Matthery公司、武汉理工）
高温型复合质子交换膜
杂多酸/全氟磺酸复合膜（磷钨酸、硅钨酸(STA)、磷钼酸、磷
锡酸）（加拿大蒙特利尔大学工学院、,美国普林斯顿大学）
金属板
优点：比石墨具有更好的导电及导热性，具有极高的气体不透过性，良好的机加工特性。
缺点：耐腐蚀性能差，表面钝化。
改进：表面处理，表面涂层（石墨粉、氧化铅、碳化硅等）。
复合双极板
综合了纯石墨板和金属双极板的优点，具有耐腐蚀、质量轻、强度高等特点，包括：
（1）金属基复合双极板；（2）碳基复合材料双极板。
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
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谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
CO在催化剂表面的吸附远强于氢，因此催化剂上吸附氢的活性位会被CO所占据，从而对氢的电氧化反应造成阻碍，实验结果表明，即使氢气中CO的浓度低至10-5也会导致严重的阳极极化现象，使电池的性能严重下降。
由于价格因素和储氢的困难，一般多使用重整气制氢用于燃料电池的燃料，这些气体中大多都含有CO。

2020版高考化学苏教版大一轮温习讲义专题6专题讲座三

专题讲座三隔膜在电化学中的功能1．常见的隔膜隔膜又叫离子互换膜，由高分子特殊材料制成。

离子互换膜分三类：(1)阳离子互换膜，简称阳膜，只许诺阳离子通过，即许诺H＋和其他阳离子通过，不许诺阴离子通过。

(2)阴离子互换膜，简称阴膜，只许诺阴离子通过，不许诺阳离子通过。

(3)质子互换膜，只许诺H＋通过，不许诺其他阳离子和阴离子通过。

2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，避免发生化学反映。

(2)能选择性的通过离子，起到平稳电荷、形成闭合回路的作用。

3．离子互换膜选择的依据离子的定向移动。

4．离子互换膜的应用1．用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2，此装置有何缺点？答案缺点1：Cl2和H2混合而引发爆炸；缺点2：Cl2与NaOH反映生成NaClO，阻碍NaOH的产量。

2．用以下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子互换膜的作用有哪些？答案(1)平稳电荷，形成闭合回路；(2)避免Cl2和H2混合而引发爆炸；(3)幸免Cl2与NaOH反映生成NaClO，阻碍NaOH的产量；(4)幸免Cl－进入阴极区致使制得的NaOH不纯。

题组一离子互换膜在原电池中的应用1．已知：电流效率等于电路中通过的电子数与消耗负极材料失去的电子总数之比。

现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如下图。

以下说法正确的选项是()A．Ⅰ和Ⅱ的电池反映不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5 min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质答案C解析Ⅰ、Ⅱ装置中电极材料相同，电解质溶液部份相同，电池反映，负极反映和正极反映式相同，A项错误；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；Ⅰ装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反映，致使部份能量损失(或部份电子没有通过电路)，电流效率降低，而Ⅱ装置采纳阴离子互换膜，铜与氯化铜接触，可不能发生副反映，放电进程中互换膜左侧负极的电极反映式为Cu－2e－===Cu2＋，阳离子增多，右边正极的电极反映式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负电荷多余，Cl－从互换膜右边向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ装置， C 正确；放电一段时刻后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ装置中互换膜左侧生成氯化铜，右边生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D 项错误。

质子交换膜简介介绍

式实现。
膜孔径控制
膜孔径大小影响质子的传输效率和选择性，因此需要精确控制膜的孔径。可以通过调整聚合物溶液的浓度、溶剂种类和挥发速度
等方式实现。
膜强度提升
质子交换膜需要具有一定的强度和耐久性，以承受工作过程中的应力作用。可以通过采用高性能聚合物、添加增塑剂或增强剂等
方式提升膜的强度。
04
随着环保意识的提高和能源需求的增加，质子交换膜技术将迎来更大的发展机遇，其应用领域将进一步拓展，性能将得到进一步提升。
挑战应对策略
为应对未来挑战，需要加强基础研究，提高质子交换膜的性能和稳定性；加强技术研发，降低成本并提高大规模应用潜力；加强政策支持，推动质子交换膜技术的产业化进程。
THANKS
05
质子交换膜在其他领域的应用
氯碱工业中的应用
氯碱工业中的质子交换膜
在氯碱工业中，质子交换膜作为核心组件，用于实现氯碱过程的分离和纯化。通过质子交换膜，可以有效地将氢离子从阳极室转移到阴极室，从而实现氯碱产品的生产。
氯碱工业中的质子交换膜特点
在氯碱工业中使用的质子交换膜需要具有高选择性、高渗透性和良好的机械性能。此外，还需要具备耐腐蚀、耐高温等特性，以确
，成本高。
03
热致相分离法
将聚合物溶液涂布在玻璃板上，通过加热使聚合物发生结晶或相分离，
形成多孔膜。优点是膜孔径大，渗透性好；缺点是膜强度低，易破损。
新型制备技术及其应用前景
静电纺丝法
利用静电场作用将聚合物溶液喷洒成细小纤维，通过控制纤维直径和取向，制备出具有优异性能的质子交换膜。优点是膜孔径小，渗透性好，强度高；缺点是工艺复杂，成本高。
03
质子交换膜制备方法与技术

专题讲座(六) 电解质介质和隔膜在电化学的作用(讲)(解析版)

专题讲座（六）电解质介质和隔膜在电化学的作用目录第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆第三部分：典型例题剖析高频考点1考查离子交换膜在原电池中的应用高频考点2考查离子交换膜在电解池中的应用高频考点3 考查介质在燃烧电池中的应用正文第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆知识点一电化学中的隔膜1．常见的离子交换膜离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。

使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。

2．离子交换膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止副反应的发生,避免影响所制取产品的质量;防止引发不安全因素。

如在电解饱和食盐水中,利用阳离子交换膜,防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应,导致所制产品不纯;防止氯气与阴极产生的氢气混合发生爆炸。

(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

(3)双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。

该膜的特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H 2O 解离成H ＋和OH －并分别通过阳膜和阴膜，作为H ＋和OH －的离子源。

(4)用于物质的制备、分离、提纯等。

3．离子交换膜的类型(1)阳离子交换膜 (只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过)以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开①负极反应式：Zn－2e －===Zn 2＋ ②正极反应式：Cu 2＋＋2e －===Cu③Zn 2＋通过阳离子交换膜进入正极区④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)(2)阴离子交换膜 (只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过以Pt 为电极电解淀粉KI 溶液，中间用阴离子交换膜隔开①阴极反应式：2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －②阳极反应式：2I －－2e －===I 2③阴极产生的OH －移向阳极与阳极产物反应：3I 2＋6OH －===IO －3＋5I －＋3H 2O④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极)(3)质子交换膜 (只允许＋在微生物作用下电解有机废水(含CH 3COOH)，可获得清洁能源H 2①阴极反应式：2H ＋＋2e －===H 2↑②阳极反应式：CH 3COOH －8e －＋2H 2O===2CO 2↑＋8H ＋③阳极产生的H ＋通过质子交换膜移向阴极④H ＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)(4)电渗析法将含A n B m的废水再生为H n B和A(OH)m的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，B n－为含氧酸根离子离子交换膜选择的依据：离子的定向移动。

燃料电池质子交换膜燃料电池详解PPT课件

共健康成就之一
大量、生成不溶CaF2、低血钙症 4g NaF、0.2g Na2SiF6、致命
.
13
电催化剂
电催化：使电极与电解质界面上的电荷转移反应得以加速的催化作用，是多相催化的一个分支。
特点：
电催化反应速度不仅由电催化剂的活性决定，还与双电层内电场及电解质溶液的本性有关。
由于双电层内的电场强度很高，对参加电化学反应的分子或离子具有明显的活化作用，反应所需的活化能大大降低，所以，大部分电催化反应均可在远比通常化学反应低得多的温度下进行。
直接甲酸燃料电池未反应燃料
60-90oC
HCOOH
CO2
cathode 氧化剂
空气/O2
O2
O2
O2
O2
未反应氧化剂
.
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质子交换膜
( CF2 CF2 )n CF2 CF O (CF2 CF)mO CF2 CF2 SO3H CF3
n 制备全氟磺酸型质子交换膜，首先用聚四氟乙烯聚合制备
全氟磺酰氟树脂，最后用该树脂制膜
.
32
不同催化层电极性能比较
薄层厚层
厚层薄层
E1:厚层憎水电极，厚40µm， 0.3mgPt/cm2 E3:薄层亲水电极，厚＜5µm， 0.02mgPt/cm2
厚层憎水与薄层亲水电极
以纯氢及53ppm CO/H2时的电池性能
.
33
2.4 双层催化层电极设计
Ø多孔介质中的传质速度：H2 ＞ CO， ØPt-Ru/C 电催化剂上的吸附： CO ＞ H2
进一步提高了的PEMFC性能； ➢ Pt担量降低。目前商用MEA Pt担量为
0.4mg/cm2左右，实验室制备MEA Pt担量已经降低到0.1mg/cm2以下; ➢ 厚度减薄，实验室制备＜1μm。

质子交换膜课件

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2
现在在世界上拥有的PEM大致有：全氟磺酸型质子交换膜;nafion重铸膜;非氟聚合物质子交换膜;新型复合质子交换膜等等
但迄今最常用的质子交换膜(PEMFC)仍然是美国杜邦公司的Nafion®膜（全氟磺酸型质子交换膜）。
全氟磺酸质子交换膜是一种固体聚合物电解质，具有化学稳定性和热稳定性好、电压降低、电导率高、机械强度高等优点，可在强酸、强碱、强氧化剂介质和高温等苛刻条件下使用。
0.91 0.91
1.0 1.0
1.0 1.0
含水率/%
—— 33 —— —— 38 87
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电导率与水含量
全氟磺酸膜具有力学强度高，化学稳定性好，质子电导率大(水含量大时)等优点的同时，也有其局限性。这类膜的离子电导强烈地依赖于水含量，在水含量较低或温度较高，特别是温度高于100 ℃时，电导率明显下降。
接下来将详细讲述全氟磺酸质子交换膜
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3
全氟磺酸型质子交换膜
1962年美国Dupont公司研制成功全氟磺酸型质子交换膜，1966 年首次用于氢氧燃料电池，为研制长寿命、高比功率的PEMFC 打下了坚实的物质基础。
制备过程：
制备全氟磺酸型质子交换膜，首先用聚四氟乙烯作原料合成全氟磺酰氟烯醚单体。该单体再与聚四氟乙烯聚合制备全氟磺酰氟树脂，最后用该树脂制膜。
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谢谢观看
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上述高分子材料化学式
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质子膜中水与氢离子传导机理的结构示意图如下：
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不同的全氟磺酸型质子交换膜
除了杜邦公司的Nafion膜以外，其他一些公司也开发了类似的产品，如美国Dow化学公司的Dow膜、日本Asahi Chemical公司的Aciplex膜和Asahi Glass公司的F、交换容量和含水率

质子交换膜燃料电池 ppt课件

100~200 重整气
空气建分散电站运行可靠度高，高度发展，适用于特殊需求、区域性但启动时间长，成本高，余分散电站。热利用价值低。
熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)
固体氧化物燃料电池 (SOFC)
600~700
净化煤气重整气天然气
800~100 净化煤
0
气
天然气
空气具有建立分散电站的优势，适宜建区域性分散电站，正在进行现
❖燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极复原，电子从阳极经过负载流向阴极构成电回路，产生电能而驱动负载任务。
燃料电池的优点
❖ 燃料电池与常规电池不同在于，它任务时需求延续不断地向电池内输入燃料和氧化剂经过电化学反响生成水，并释放出电能；只需坚持燃料供应，电池就会不断任务提供电能。燃料电池有它独特的优势，污染少，高效节能，可靠性好，比能量和比功率高等，这些优势让它成为继火力发电、水力发电和核能发电技术之后的第四代化学能发电技术，将会有宽广的开展和运用前景。
❖ ①合金催化剂
❖ ②金属氧化物催化剂
❖ ③有机螯合物催化剂
那么目前，燃料电池电催化剂的选择与设计经过那些途径来实现
呢？
第一个途径
❖ 基于活化方式的思索.与普通多相催化一样反响物分子在电催化剂外表进展有效的化学吸附是电催化过程分子活化的前提。化学吸附分为缔合吸附和解离吸附两种类型，如H2，分子在金属催化剂外表处于一定温度F可以解离吸附，解离后的原子氢可在金属外表有挪动自在度。研讨阐明，在阳极外表有效范围，特别是在高比外表积的Pt电催化剂上，许多有机物分于可以产生解离吸附，生成一个或数个吸附氢原子，是反响物分子活化的卞要途径。

1质子交换膜燃料电池PPT课件

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膜电极（MEA）的制备
❖ 膜电极的组成：质子交换膜电催化剂气体扩散层
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膜电极的特性
❖ 最大限度的减小气体的传输阻力，使反应气体顺利由扩散层到达催化层发生电化学反应，须具备适当的疏水性。
❖ 形成良好的离子通道，降低离子传输阻力，能在催化层内建立质子通道。
❖ 形成良好的电子通道。 ❖ 保证良好的机械强度及导热性。 ❖ 具有高的质子传导性能很好隔绝反应气体互窜，
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金属板
❖ 金属不仅强韧性好，而且机械加工性能、导电性、导热性、致密性均较好，可以用来制作很薄的PEMFC双极板。
❖ 但金属板存在腐蚀，腐蚀金属离子对催化剂产生毒化作用，金属离子还与质子交换膜发生离子交换，金属板表面腐蚀形成钝化层，使电极与双极板间的接触电阻增大，降低电池输出功率。
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1改性的过酸碱络合形成的高分子质子交换膜全氟型磺酸膜性质作为电解质还充当电极反应的介质铂催化剂在膜中的催化活性高缺水是电导率很低水字处理问题一氧化碳的中毒效应冷却和热的回收利用用非水或低挥发性溶剂溶胀的全氟型磺酸膜含聚四氟乙烯的超薄膜含有吸湿性氧化物的复合膜含有固体无机质子导体的复合膜非全氟高分子材料的类型非全氟高分子材料的磺化磺酸膜的性质有机无机复合膜有两种方法
化剂在膜中的催化活性高 ❖ 高的机械强度和低的气体透气率 ❖ 价格昂贵 ❖ 缺水是电导率很低
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使用全氟膜的燃料电池存在的问题
❖ 水字处理问题 ❖ 一氧化碳的中毒效应 ❖ 冷却和热的回收利用
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全氟型磺酸膜的改性
❖ 用非水或低挥发性溶剂溶胀的全氟型磺酸膜
❖ 含聚四氟乙烯的超薄膜 ❖ 含有吸湿性氧化物的复合膜 ❖ 含有固体无机质子导体的复合膜
复合板

质子交换膜燃料电池PEMFC[精品ppt课件]共33页PPT

质子交换膜燃料电池PEMFC[精品ppt 课件]
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠深巷中，鸡鸣桑树颠。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
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谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达在明眼的跛子肩上。——叔本华