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《中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)》 2003年
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燃料电池用质子交换膜的结构和性能研究

付永柱  
【摘要】: 质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的关键部件,起到传导质子、分隔燃料和氧化剂的双重功能。PEMFC系统中采用的磺酸质子交换膜,其性能和成本一直是人们关注的问题。本文的研究工作主要围绕上述的两个方面展开的。 首先就全氟和部分氟化磺酸膜的质子传导和微观结构进行了研究,确定了几种含氟磺酸膜的微观离子簇结构,验证了EW值对离子簇间距的影响。认为决定质子交换膜传导能力的不是质子的体积浓度而是质子传导率和当量质子传导率,并通过透射电镜(TEM)直观表征了它们的微观结构。 采用溶液-浇注法,把制得的部分氟化磺酸树脂溶液滴加到PTFE多孔膜表面上,部分氟化磺酸溶液依靠重力的作用浸入到多孔膜的孔内来制备SPTFS/PTFE复合膜。该复合膜采用廉价的部分氟化磺酸树脂和PTFE来代替价格昂贵的全氟磺酸膜,可以大大降低质子交换膜成本。PTFE的复合作用还可以提高强度,在湿态时的拉伸强度和水化/脱水过程中尺寸稳定性都比均质膜有所提高,达到或接近Nafion膜性能。另外可以把膜做的很薄,提高电池性能。SPTFS/PTFE复合膜的PEMFC的性能接近或超过商业化的Nafion膜。 对非氟SPEEK磺酸质子交换膜制备和性能进行了初步研究,并对自增湿SPEEK膜进行了尝试研究。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TM911.4

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 才英华;质子交换膜燃料电池水传递现象研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
2 余军;纳米复合含硅质子交换膜结构和性能研究[D];武汉理工大学;2007年
3 梁勇芳;磺化杂萘联苯聚芳醚质子交换膜的研究[D];大连理工大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 李振,詹才茂,秦金贵;聚磷腈高分子[J];功能高分子学报;2000年02期
2 邢丹敏,杜学忠,于景荣,韩明,衣宝廉;燃料电池用质子交换膜研究进展[J];电源技术;2001年S1期
3 于景荣,衣宝廉,韩明,程晓亮,邵志刚,张景新;高性能质子交换膜燃料电池[J];电化学;1999年04期
【共引文献】
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2 刘亚青,赵贵哲,朱福田;芳氧基取代聚磷腈合成方法的改进[J];兵工学报;2005年01期
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8 刘建国,衣宝廉,王素力,魏昭彬,辛勤,陈利康;Nafion膜厚度对直接甲醇燃料电池性能的影响[J];电源技术;2002年01期
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10 付永柱,刘富强,邢丹敏,于景荣,衣宝廉,张华民;质子交换膜燃料电池用SPTFS/PTFE复合膜研究[J];电源技术;2003年04期
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4 毕韵梅;遇丽;殷跃凡;李艳梅;;六(4-乙氧羰酚氧基)环三磷腈的合成[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集(上册)[C];2005年
5 王晓恩;肖立奇;唐浩林;潘牧;;多孔PTFE膜基体厚度对复合质子交换膜性能的影响[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
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1 江兵兵;表面聚合法制备生物降解性聚合物胶体微粒及其药物释放研究[D];浙江大学;2005年
2 张军;液体进料直接甲醇燃料电池膜电极的研究[D];天津大学;2003年
3 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
4 于景荣;质子交换膜与MEMS微型燃料电池的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
5 李磊;直接甲醇燃料电池聚合物电解质的研究[D];天津大学;2003年
6 任素贞;直接甲醇燃料电池用新型质子交换膜的研究[D];大连理工大学;2006年
7 邓会宁;含有杂萘联苯的聚芳醚电解质膜研究[D];天津大学;2004年
8 王哲;用于燃料电池质子交换膜材料的系列磺化聚芳醚砜的合成与性能研究[D];吉林大学;2006年
9 李谋成;质子交换膜燃料电池金属双极板材料的腐蚀行为研究[D];中国科学院研究生院(金属研究所);2002年
10 杨涛;自增湿质子交换膜燃料电池研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
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1 蒋中林;燃料电池用质子交换膜PAMPS的制备与性能[D];武汉理工大学;2005年
2 杨洁;燃料电池用质子交换膜磺化SEBS的制备与改性[D];武汉理工大学;2005年
3 徐元清;含溴和含磷阻燃剂的合成与应用[D];河南大学;2003年
4 付川;质子交换膜燃料电池膜电极的Monte Carlo模拟[D];重庆大学;2003年
5 卢婷利;燃料电池质子交换膜的研究[D];西北工业大学;2001年
6 李国华;PEM燃料电池鳞片石墨/树脂复合双极板的研究[D];天津大学;2003年
7 张健;质子交换膜燃料电池传质传热的数值模拟[D];北京化工大学;2003年
8 邢岳;全氟磺酸质子交换膜的研究[D];北京化工大学;2003年
9 孙鲲鹏;电催化合成过氧化氢及氧还原动力学研究[D];北京化工大学;2001年
10 冉洪波;质子交换膜燃料电池膜电极团簇模型与数值分析[D];重庆大学;2004年
【同被引文献】
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1 王亚琴;张宏伟;;燃料电池用含氟质子交换膜的研究现状[J];材料导报;2005年03期
2 吴洪,王宇新,王世昌;新型阻醇质子导电聚合物膜——PVA-Nafion共混膜的制备及性能研究[J];高校化学工程学报;2002年03期
3 汪圣龙,唐浩林,潘牧,木士春,袁润章;膜电极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响[J];材料导报;2003年10期
4 杜宇平,陈红雨,冯书丽,杨茂聪,蒋雄;质子交换膜燃料电池发展现状[J];电池工业;2002年05期
5 周未,王金全,仲未秧;PEM燃料电池的应用前景[J];电池工业;2004年04期
6 于景荣,衣宝廉,韩明,邵志刚,程晓亮;高功率密度质子交换膜燃料电池研究[J];电源技术;2000年03期
7 郝德利,韩立明,薛金生,平晓山,刘崇刚;质子交换膜燃料电池技术进展[J];电源技术;2001年06期
8 王凤娥;质子交换膜燃料电池的研究开发及应用新进展[J];电源技术;2002年05期
9 刘永浩,衣宝廉,张华民;质子交换膜燃料电池用Nafion/SiO_2复合膜[J];电源技术;2005年02期
10 何燕,周震涛;燃料电池硅钨酸掺杂有机硅质子交换膜[J];电源技术;2005年02期
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1 邓会宁;含有杂萘联苯的聚芳醚电解质膜研究[D];天津大学;2004年
2 王哲;用于燃料电池质子交换膜材料的系列磺化聚芳醚砜的合成与性能研究[D];吉林大学;2006年
3 李先锋;磺化聚芳醚酮类质子交换膜材料的结构与性能研究[D];吉林大学;2006年
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1 刘珊珊;燃料电池用SPEEK/H-PTFE复合质子交换膜的制备与表征[D];武汉理工大学;2007年
2 李云峰;质子交换膜燃料电池的流场设计[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2004年
【二级参考文献】
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1 司永超,韩佐青,陈延禧;催化剂制备工艺对PEMFC氧电极性能的影响[J];物理化学学报;1998年04期
【相似文献】
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3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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
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10 袁守利,杜传进,颜伏伍,侯献军,肖合林;25kW车用燃料电池发动机系统的设计[J];能源技术;2004年05期
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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
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9 王诚;毛宗强;谢晓峰;郭建伟;徐景明;;质子交换膜燃料电池水平衡[A];第三届全国氢能学术会议论文集[C];2001年
10 房建华;郭晓霞;徐宏杰;冈本健一;;磺化聚酰亚胺的合成及在燃料电池中的应用研究进展[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
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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
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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
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7 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
8 王广进;直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂及膜电极研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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10 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
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1 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
2 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
3 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
4 李俊升;热处理及纤维增强NAFION膜研究[D];武汉理工大学;2010年
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6 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
7 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
8 张健;质子交换膜燃料电池传质传热的数值模拟[D];北京化工大学;2003年
9 杨绍军;车用质子交换膜燃料电池膜增湿研究[D];武汉理工大学;2005年
10 刘富强;质子交换膜燃料电池复合膜的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2002年
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