收藏本站
《武汉理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

热处理及纤维增强NAFION膜研究

李俊升  
【摘要】: 质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种通过电化学反应将燃料(如氢气)的化学能转化为电能的装置。质子交换膜燃料电池有着起动快,高效,低污染的特点,这一特点使其成为未来移动电源及备用电源的重要候选电源。 目前,制约质子交换膜燃料电池商业化的主要是燃料电池的寿命问题。质子交换膜是燃料电池的核心组件。质子交换膜的物理退化被认为是燃料电池失效的重要原因之一。而已有的研究表明,提高强度可以提高可以改善膜的耐久性。通过热处理和纤维增强是提高膜的机械性能有效途径。但是热处理提高机械性能的机理并不清楚,而且对膜的导电性影响也令人担心。纤维增强虽然已有大量实际工作,但是理论上纤维增强的潜力和局限还没有研究报道。本文研究了ePTFE/Nafion复合膜中ePTFE相含量对膜机械性能的影响并评价了不同热处理工艺对膜Nafion 211膜机械性能及传导性能的影响。本文通过研究得到以下主要结论: (1)对Nafion膜进行120℃-160℃之间的热处理时可以提高膜的结晶度,但热处理引起的无规则热运动会破坏膜的团簇结构,从而降低膜的电导率。也就是说直接将Nafion膜进行热处理是行不通的。 (2)对Na离子修饰的Nafion膜进行220℃-240℃之间的热处理也可以改善膜的机械性能。同时,由于Na离子的引入,膜内形成强大的静电网络。在静电网络的作用下,高温热处理时膜中离子团簇发生有序化重构,使膜中侧链活动性增强。这一结构变化导致了膜电导率的提高。对Na型Nafion膜进行2h的热处理(如在240℃)可以较好的平衡膜的强度和电导率关系,同时可以使膜的溶胀应力降至膜的安全疲劳应力值附近。这为Nafion膜的热处理提供了一条有效的途径。 (2) ePTFE/Nafion复合膜的强度与复合膜中各相含量有紧密关系。ePTFE的引入不一定能对复合膜起到增强的作用,只有当复合膜中的ePTFE相含量高于其增强阈值时,ePTFE才能对复合膜进行增强,在本研究中,该阈值为20.7vol%。在ePTFE相含量高于此阈值含量时,复合膜强度随ePTFE相含量的升高而增大。复合膜屈服强度随膜中ePTFE含量变化的规律与抗拉强度随ePTFE含量变化的规律类似。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM911.4

手机知网App
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周丽玲,蔺玉胜,杨静漪,吴其晔;PVC/ABS共混体系中的银纹及其增韧作用[J];工程塑料应用;2002年08期
2 刘亚庆;玻纤增强尼龙66疲劳性能的研究[J];工程塑料应用;2002年08期
3 虢忠仁;杜文泽;王树伦;金子明;钟蔚华;;芳纶纤维抗弹复合材料研究进展[J];工程塑料应用;2009年01期
4 韩海山;孙占英;沈春银;戴干策;;剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究[J];工程塑料应用;2009年05期
5 江克斌;陈立;赵启林;;多向铺层拉挤FRP薄壁梁成型工艺及弯曲性能研究[J];工程塑料应用;2011年04期
6 赵若红,熊光晶,杨建中;纤维复合材料加固混凝土轴压柱的应用研究现状和展望[J];四川建筑科学研究;2002年03期
7 罗苓隆,赵敏,胥春先,周复兴;碳纤维布测试方法研究[J];四川建筑科学研究;2004年03期
8 汪恩良;徐学燕;常俊德;钟华;高占坤;;冻融循环对塑料土工格栅拉伸性能的影响[J];冰川冻土;2008年04期
9 封伟,韦玮,吴洪才;有机磺酸掺杂聚苯胺的光电性能[J];半导体光电;1999年04期
10 郑雷;袁军堂;汪振华;;纤维增强复合材料磨削钻孔的表面微观研究[J];兵工学报;2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张双寅;;复合材料设计的原理与应用[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
2 赵启林;陈浩森;陈立;;缝编毡增强腹板拉挤FRP薄壁梁实验研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
3 王小会;梁小平;辛少波;王剑臣;高勇扬;;纤维在水泥混凝土中的应用[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
4 姚辉;黄刘立;张旭;;正交玻璃钢板材45°方向和0°方向力学性能对比研究[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
5 赵俊海;沈泓萃;马利斌;;大深度潜水器稳定翼设计方法的研究[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
6 易洪雷;周祝林;吴妙生;;纤维增强复合材料圆管弯曲强度实验及其理论分析[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年
7 朱彦聪;郑津洋;卢玉斌;林秀锋;李翔;董华章;陈德福;;钢丝缠绕增强塑料复合管外压失稳数值模拟与试验研究[A];第三届全国管道技术学术会议压力管道技术研究进展精选集[C];2006年
8 黄俊;姜弘道;;PVA纤维水泥基复合材料轴向拉伸应力-应变全曲线试验研究[A];纤维混凝土的技术进展与工程应用——第十一届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2006年
9 赵启林;陈立;陈浩森;江克斌;;多向层合FRP薄壁型材拉挤工艺[A];工业建筑(2009·增刊)——第六届全国FRP学术交流会论文集[C];2009年
10 郭领军;潘小娟;李贺军;李克智;;国内外C/C复合材料疲劳性能的研究进展[A];第22届炭—石墨材料学术会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于湖生;黄麻纤维用于混凝土增强的研究[D];东华大学;2010年
2 竺铝涛;纤维力学性质应变率效应和针织复合材料弹道冲击破坏机理[D];东华大学;2010年
3 杨梅;准分子紫外辐射对纺织品的表面改性[D];东华大学;2010年
4 陈红燕;竹条/乙烯基酯复合材料的界面吸湿性能及界面性能的AFM表征[D];东华大学;2010年
5 孟庆芬;钴硼酸盐晶须的制备与机理初探[D];西北大学;2011年
6 林海丹;磺化聚芳醚酮类质子交换膜材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2011年
7 董仕晋;分子动力学与介观动力学模拟在聚合物多相体系中的应用[D];吉林大学;2011年
8 田剑书;含氟聚酰亚胺的合成及摩擦学性能研究[D];复旦大学;2010年
9 芦吉云;光纤光栅在智能结构动态监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 刘育红;超支化硼酸酯改性酚醛树脂的高性能化研究[D];西安交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 安进华;森林消防炮专用灭火弹结构及动力学研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王文杰;C/E复合材料“以磨代铣”试验研究[D];大连理工大学;2010年
3 马海龙;C/E复合材料磨削温度理论建模与分析[D];大连理工大学;2010年
4 张瑞风;复合材料数控钻铣试验台研制及功能试验研究[D];大连理工大学;2010年
5 汪昭君;新型三维编织体结构的开发研究[D];江南大学;2010年
6 王娟娟;表面处理对整体中空GF/CF混杂复合材料界面及力学性能的影响[D];江南大学;2010年
7 李丽娟;经编防刺面料的结构与性能[D];江南大学;2010年
8 王洪红;疏水粘结剂对CCM催化层电性能和耐久性的影响[D];武汉理工大学;2007年
9 郭蕴琦;竹原纤维/丙纶纬编针织复合材料的制备及拉伸性能研究[D];东华大学;2011年
10 南建举;对位芳纶纤维增强复合带的制备与性能研究[D];东华大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王江,施明恒;甲醇质子交换膜燃料电池的水和热管理[J];能源研究与利用;2002年01期
2 沈春辉,唐浩林,潘牧,袁润章;燃料电池用非氟复合质子交换膜的研究进展[J];精细化工;2004年S1期
3 高鹏,徐玉梁;质子交换膜燃料电池的研究与应用[J];小型内燃机与摩托车;2005年02期
4 黄红良;李伟善;吴颖民;陈红雨;;质子交换膜甲醇渗透的循环伏安研究[J];电池;2005年06期
5 黄强,朱新坚,曹广益;小波理论在燃料电池信号去噪处理中的应用[J];电源技术;2004年11期
6 徐炽焕;日本质子交换膜燃料电池开发动向[J];电池工业;2005年04期
7 王涛,陈聪,李巨峰,张熙贵,夏保佳,李昕欣;微型氢气/空气自呼吸式质子交换膜燃料电池[J];高等学校化学学报;2004年10期
8 邢丹敏,刘永浩,衣宝廉;燃料电池用质子交换膜的研究现状[J];电池;2005年04期
9 陈晓勇;;燃料电池用质子交换膜[J];化学推进剂与高分子材料;2009年03期
10 陈全世,齐占宁;质子交换膜燃料电池——未来汽车新动力[J];中国高新技术企业;2003年Z1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 余军;潘牧;袁润章;;质子交换膜燃料电池用Nafion/SiO_2复合膜结构性能研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
2 王衡东;叶寅;邱士龙;;辐射接枝膜在PEMFC中的应用[A];第6届辐射研究与辐射工艺学术年会论文集[C];2004年
3 王博;王新东;王文红;张红飞;陈玲;;燃料电池质子交换膜电导率的测试方法研究[A];冶金研究中心2005年“冶金工程科学论坛”论文集[C];2005年
4 谢丽青;孙超;岳宝华;严六明;;有机膦酸和1H-1,2,3-三唑酸-碱复合体系中的质子迁移[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
5 张华民;邢丹敏;衣宝廉;;燃料电池用质子交换膜的研究开发[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
6 刘珊珊;肖立奇;唐浩林;王晓恩;潘牧;;燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
7 刘珊珊;肖立奇;唐浩林;王晓恩;潘牧;;燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
8 赵成吉;那辉;;层状自组装应用于磺化聚芳醚酮类质子交换膜的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 吴雪梅;贺高红;焉晓明;张海燕;刘建春;王洪福;;燃料电池质子交换膜的研究进展[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
10 徐维林;陆天虹;邢巍;;低甲醇透过质子交换膜的研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘霞;让质子“跑”得更快[N];科技日报;2010年
2 大海;2004冷燃烧[N];计算机世界;2003年
3 郑惠荣;21世纪的能源燃料电池[N];中国建材报;2001年
4 ;燃料电池-未来的燃料[N];中国汽车报;2000年
5 刘四旦;燃料电池研发应立足四个重点[N];中国经济导报;2006年
6 本报记者 房琳琳;王诚:为燃料电池做“保湿”[N];科技日报;2006年
7 本报记者 宋剑峰;燃料电池:21世纪的能源主流[N];中国高新技术产业导报;2002年
8 陈锐;日本燃料电池市场将急剧扩大[N];国际商报;2003年
9 ;燃料电池与汽车行业的革命[N];中国有色金属报;2003年
10 ;NEC工程师 为你解读燃料电池[N];中国电脑教育报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 毕慧平;燃料电池用质子交换膜制备与性能研究[D];南京理工大学;2010年
2 徐楠;燃料电池用新型交联质子交换膜的研究[D];上海交通大学;2010年
3 侯中军;质子交换膜燃料电池抗CO电催化剂及电极结构的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
4 郭梅梅;磺化聚芳醚质子交换膜材料的设计及性能研究[D];吉林大学;2010年
5 王静;用于直接甲醇燃料电池的交联型质子交换膜的制备与膜性能的研究[D];吉林大学;2012年
6 林海丹;磺化聚芳醚酮类质子交换膜材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2011年
7 王刚;磺化聚苯并咪(噻)唑的合成及其质子交换膜的性能研究[D];上海交通大学;2012年
8 胡桂林;质子交换膜燃料电池内传递现象的数值模拟[D];浙江大学;2003年
9 李雪峰;新型聚芳醚质子交换膜材料分子设计及结构和性能关系的研究[D];吉林大学;2011年
10 李龙;基于后磺化的聚芳醚类质子交换膜的制备及性能研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李俊升;热处理及纤维增强NAFION膜研究[D];武汉理工大学;2010年
2 崔东周;质子交换膜燃料电池气场的模拟与优化[D];武汉理工大学;2004年
3 尚方剑;燃料电池用全氟磺酸质子交换膜制备与性能研究[D];上海交通大学;2010年
4 王伟;质子交换膜杂质的电化学阻抗检测及其质子化[D];武汉理工大学;2011年
5 杨曦;质子交换膜燃料电池产业化制约因素研究[D];武汉理工大学;2011年
6 付永柱;燃料电池用质子交换膜的结构和性能研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
7 王正帮;纳米纤维增强全氟磺酸质子交换膜的制备技术与复合原理[D];武汉理工大学;2011年
8 叶恭博;多面体硅氧烷接枝氮杂环在高温质子交换膜中的应用[D];武汉理工大学;2011年
9 于萍;质子交换膜燃料电池膜的改性及热化学研究[D];辽宁师范大学;2003年
10 周圆圆;质子交换膜燃料电池中的传递过程研究[D];清华大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026