周春梅
,
王红娟
,
梁家华
,
彭峰
,
余皓
,
杨剑
催化学报
制备了一种新的甲醇直接燃料电池Pt/RuO2/CNTs阳极催化剂,在相同Pt负载量下,其甲醇电催化氧化活性是Pt/CNTs的3倍. 采用循环伏安法研究发现Pt/RuO2/CNTs纳米催化剂中RuO2含量对甲醇电催化氧化活性有明显影响,当Pt和RuO2在碳纳米管上含量分别为15%和9.5%时, Pt/RuO2/CNTs催化剂具有最佳的甲醇电催化氧化活性. RuO2负载在碳纳米管上比电容的变化,反映了水合RuO2结构中质子与电子传输平衡的能力,分析表明,催化剂中RuO2含量不同导致电容的变化是影响甲醇电催化氧化活性的主要原因. 当催化剂结构中质子与电子传输达到平衡时,催化剂比电容最大,电催化氧化活性最高. 这种基于电容关联电催化剂的观点对甲醇直接燃料电池阳极催化剂的设计非常有意义.
关键词:
铂
,
氧化钌
,
碳纳米管
,
甲醇直接燃料电池
,
阳极催化剂
,
比电容
,
质子传导
刘健美
,
胡朝霞
,
陈珊珊
,
荣艺
,
王明东
,
魏松波
,
陈守文
高分子材料科学与工程
以六氟双酚A（HFBPA）、9,9′-双（4-羟苯基）芴（BHPF）、4,4′-二氟二苯砜及3,3′-二磺酸钠-4,4′-二氟二苯砜为原料,经高温缩聚成功合成了一系列磺化聚芳醚砜（SPAES）,并通过改变BHPF及HFBPA的比例来调节聚合物主链的刚性。结果表明,随刚性组分BHPF含量的增加,SPAES膜吸水率及质子导电率降低、但在水中的稳定性增加。在BHPF与HFBPA的比例为1∶1及磺化度为50%（SPAES50-50）条件下,膜在60℃水中平面和厚度方向的尺寸变化分别为0.12和0.13,电导率达到0.137 S/cm,而经130℃高温水处理200 h后的失重率仅为7%,表明其有望在高温燃料电池中得到应用。
关键词:
质子交换膜
,
刚性
,
膜稳定性
,
质子导电率
沈斌
,
张海文
,
徐常
,
陈文涛
,
汪称意
,
李坚
,
任强
高分子材料科学与工程
利用磺化二胺单体9,9-双(4-氨基苯基)芴-2,7-二磺酸和1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯、4,4'-二甲酸二苯醚通过磷酰化共缩聚,制备了一系列同时含芴基和三氟甲基结构的磺化聚芳酰胺(SPA-50～ SPA-70).该类磺化聚芳酰胺特性黏度在0.80～0.94 dL/g,离子交换容量(IEC)在1.44～ 1.98 mequiv/g,并具有良好的溶解性和成膜性.进一步研究了该类磺化聚芳酰胺薄膜的吸水率、尺寸稳定性、化学稳定性、热稳定性以及质子传导性.研究发现,磺化度为70％的聚合物样品具有优良的综合性能:其在80℃时的吸水率为23.5％,溶胀率为8.6％,质子传导率为123 mS/cm,在Fenton试剂中的耐氧化时间超过6h.
关键词:
磺化聚芳酰胺
,
吸水率
,
热稳定性
,
质子传导率
王哲
,
吕鑫
,
隋秀鹏
,
倪宏哲
,
张明耀
,
张会轩
高分子材料科学与工程
为了进一步提高质子交换膜在中高温时的质子导电率,文中以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜（SPAEKS）和聚乙烯醇（PVA）为原料,通过溶液共混法制备了PVA不同含量的磺化聚芳醚酮砜/PVA复合膜。通过对复合膜的性能测试发现,PVA的引入提高了膜的热稳定性、吸水率和保水能力。而且SPAEKS/PVA复合膜的质子传导率高于SPAEKS膜,在80℃时,复合膜的质子传导率都在0.07 S/cm以上,能够满足中高温质子交换膜燃料电池的使用要求。
关键词:
磺化聚芳醚酮砜
,
质子导电率
,
聚乙烯醇
,
复合膜
刘才林
,
马春成
,
何年
,
梁青松
膜科学与技术
采用氯磺酸(Cl-SO3H)作磺化剂,合成了磺化聚醚醚酮(SPEEK);并通过不同分子量、掺量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP),测试了SPEEK膜的基本性能,并进行了SPEEK/PVP共混膜材的制备研究.采用傅立叶红外(FT-IR)、热重(TG)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(EIS)以及干湿称重法、芬顿法等,测试分析了PVP的分子量及掺量对SPEEK膜的热稳定性、形貌结构、尺寸稳定性、抗氧化性,以及质子传导性能的影响.结果表明:SPEEK/PVP(质量比为1∶1)共混膜具有较好的热稳定性,表面光滑,更加致密,溶胀度仅为13.34％,抗氧化稳定性可达2.06％,电导率达0.06 S/cm,显著优于SPEEK膜.
关键词:
磺化聚醚醚酮膜
,
质子电导率
,
SPEEK/PVP膜
,
共混作用机理
秦瑞红
,
孟晓宇
,
魏鹏
,
刘旭
,
蔡子青
,
周琼
膜科学与技术
doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2015.04.006
合成了表面接枝磺酸基团的改性多壁碳纳米管(S-MWNTs),通过溶液共混法制备了用于直接甲醇燃料电池的磺化聚醚醚酮(SPEEK)/S-MWNTs复合膜.扫描电镜显示,S-MWNTs在掺杂量比较少时,能够在SPEEK基体中均匀分散;热重分析证明,复合膜具有优异的热稳定性.当掺杂量为1o时,复合膜的机械性能,尺寸稳定性及电导率均提高,这有效解决了纯SPEEK膜中质子电导率与机械性能、尺寸稳定性等相矛盾的问题.
关键词:
磺化聚醚醚酮
,
多壁碳纳米管
,
质子交换膜
,
直接甲醇燃料电池
陈华艳
,
王宇新
高分子材料科学与工程
将头发氧化后用模压法制备了氧化角蛋白膜,考察了氧化角蛋白膜的电导率及其影响因素,并对其进行了表征。考察了角蛋白膜的微观结构、氧化前后头发角蛋白的官能团变化以及氧化时间、模压压强、颗粒粒径对电导率的影响。实验结果表明,角蛋白膜的电导率达3.6×10-3S/cm,且随氧化时间延长,电导率先上升后下降,随模压压强的增大,电导率升高,角蛋白粉料颗粒越大,电导率越高。
关键词:
氧化法
,
角蛋白
,
质子电导率
,
头发
张杰
,
陈芳
,
马晓燕
,
孙坤
,
管兴华
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150522.001
通过共混的方法制备了含笼型聚倍半硅氧烷(POSS)星型拓扑结构嵌段共聚物的氧化石墨烯(GO)/笼型聚倍半硅氧烷(聚甲基丙烯酸甲酯-共聚磺化聚苯乙烯)(POSS-(PMMA26-b-SPS156)8)复合质子交换膜.通过研究复合质子交换膜的离子交换容量(IEC)、质子传导率、吸水率与溶胀率,考察了GO含量对复合质子交换膜性能的影响.研究发现:复合质子交换膜的离子交换容量随GO含量的增加而升高,吸水率和溶胀率随着GO加入而降低,在测定温度范围内复合质子交换膜均表现出较高的尺寸稳定性,GO的添加改善了纯聚合物膜在80℃失水导致传导率下降的问题,提高了质子交换膜的质子传导率,发现在相对湿度为100％、80℃时,GO含量为0.3wt％的复合质子交换膜的质子传导率约为纯聚合物膜的3.2倍.
关键词:
复合质子交换膜
,
氧化石墨烯
,
质子传导率
,
吸水率
,
离子交换容量
郜雪松
,
罗锋
,
杨叶华
,
龚兴厚
,
胡涛
,
吴崇刚
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.01.005
作为含有多金属氧酸Keggin分子构型的固体强酸，杂多酸(HPAs)具有优异的吸水性、质子传导性(cp )、机械、热及化学稳定性。HPA掺杂陶瓷或聚合物质子交换膜(PEMs)可以有效提高复合 PEMs 的亲水性、cp、燃料阻隔性、机械、热及化学稳定性，同时显著降低其cp 及燃料阻隔性的温度与湿度依赖性。当 HPA掺杂陶瓷时，两者之间的氢键作用导致 HPA在基体中的流失率低、分散性强且掺杂量高，此时复合PEMs的cp(10-1 S/cm数量级)较基体 PEMs(10-3~10-2 S/cm)大幅升高；而当 HPA 掺杂磺化聚合物时，两者之间的静电排斥力造成 HPA在基体中的流失率高、分散性差且掺杂量低，此时复合 PEMs 的cp (10-1 S/cm数量级)较基体PEMs(10-2~10-1 S/cm)仅小幅升高。为了有效降低 HPA在聚合物基体中的流失率，可以采用聚合物膜“三明治”状包覆复合PEMs、盐化 HPA、改性基体或通过第三组分负载 HPA以分别在 HPA 与基体或负载之间形成氢键或静电引力等手段；对于 HPA的负载改性，由于陶瓷或聚合物负载在基体中易团簇，相应地 HPA 在基体中的分散性与掺杂量并未提高。有时采用HPA与吸水性较强的磷酸共掺杂陶瓷基体或负载，以协同提高复合 PEMs 的cp ，然而效果并不显著。以上各种结构的 HPA 掺杂PEMs通常由溶液浇铸法、自组装法、溶胶-凝胶法及浸润法等制备；不同方法往往相互关联，即制备过程可能涉及两种或3种方法的耦合使用。改性 HPA或其负载以显著提高 HPA在磺化聚合物基体中的分散性与掺杂量，借此构建全新、高效的质子传输通道形态以实现复合PEMs的超高cp(100 S/cm数量级)，是今后PEMs技术的重点发展方向之一。
关键词:
质子交换膜
,
杂多酸
,
掺杂
,
质子传导性
,
流失率
