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高温质子交换膜燃料电池的研究进展(英文) 被引量:13
1
作者 Suthida Authayanun Karittha Im-orb Amornchai Arpornwichanop 《催化学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期473-483,共11页
Due to the need for clean energy, the development of an efficient fuel cell technology for electricity generation has received considerable attention. Much of the current research efforts have investi-gated the materi... Due to the need for clean energy, the development of an efficient fuel cell technology for electricity generation has received considerable attention. Much of the current research efforts have investi-gated the materials for and process development of fuel cells, including the optimization and simpli-fication of the fuel cell components, and the modeling of the fuel cell systems to reduce their cost and improve their performance, durability and reliability to enable them to compete with the con-ventional combustion engine. A high temperature proton exchange membrane fuel cell(HT-PEMFC) is an interesting alternative to conventional PEMFCs as it is able to mitigate CO poisoning and water management problems. Although the HT-PEMFC has many attractive features, it also possesses many limitations and presents several challenges to its widespread commercialization. In this re-view, the trends of HT-PEMFC research and development with respect to electrochemistry, mem-brane, modeling, fuel options, and system design were presented. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 高温 燃料电池系统 燃料电池技术 一氧化碳中毒 PEMFC 清洁能源 电池组件
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硬脂酸高温质子交换α相铌酸锂光波导的制备技术研究 被引量:1
2
作者 汪昌君 陈抱雪 +1 位作者 方锦辉 陈子维 《光学仪器》 2015年第5期436-440,共5页
采用稀释硬脂酸和高温质子交换技术,研究了单偏振α相铌酸锂光波导的制备工艺。开发了一种高温密闭装置,通过提高蒸汽压的方法实现了350℃质子交换。波导折射率分布测试采用了棱镜薄膜耦合m线技术结合统计迭代法拟合的方法,晶相分析采... 采用稀释硬脂酸和高温质子交换技术,研究了单偏振α相铌酸锂光波导的制备工艺。开发了一种高温密闭装置,通过提高蒸汽压的方法实现了350℃质子交换。波导折射率分布测试采用了棱镜薄膜耦合m线技术结合统计迭代法拟合的方法,晶相分析采用了红外吸收光谱技术。实验结果表明,掺入1.1%硬脂酸锂质量比例的硬脂酸作为缓冲质子源,经350℃/6h高温质子交换,可以形成α相铌酸锂光波导,稀释度为1.3%时,同样的温度/时间条件下,可以获得632.8nm单模α相铌酸锂光波导。 展开更多
关键词 导波光学 α相铌酸锂波导 高温质子交换 硬脂酸缓冲质子源
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燃料电池用磷酸掺杂高温质子交换膜研究进展 被引量:14
3
作者 卢善富 徐鑫 +1 位作者 张劲 相艳 《中国科学:化学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期565-572,共8页
高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)具有高温下电极反应动力学快、催化剂抗毒化能力强及水热管理简单的优点,是当今燃料电池的重要研究领域之一.作为HT-PEMFC的关键部件,高温质子交换膜直接影响着燃料电池的输出性能和使用寿命.磷酸掺杂... 高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)具有高温下电极反应动力学快、催化剂抗毒化能力强及水热管理简单的优点,是当今燃料电池的重要研究领域之一.作为HT-PEMFC的关键部件,高温质子交换膜直接影响着燃料电池的输出性能和使用寿命.磷酸掺杂型高温质子交换膜因其高温低湿或无水条件下较高的质子电导率、良好的化学稳定性及热稳定性等而成为高温质子交换膜材料的研究热点.但是,在实际应用过程中,其面临质子电导率与力学性能难以协同兼顾以及磷酸流失等问题.结合本课题组及国内外的文献报道,本文综述了磷酸掺杂高温质子交换膜的研究现状、关键科学问题及解决策略,展望了HT-PEM的未来发展方向. 展开更多
关键词 燃料电池 磷酸掺杂高温质子交换膜 质子电导率 力学性能 磷酸流失
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高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展 被引量:11
4
作者 屈树国 李建隆 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2660-2665,共6页
综述了近十几年来高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展及其在高温质子交换膜燃料电池中的应用进展,指出了此类电解质目前存在的亟待解决的两个问题:咪唑类离子液体毒化Pt基催化剂和复合膜中离子液体的长期稳定性。... 综述了近十几年来高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展及其在高温质子交换膜燃料电池中的应用进展,指出了此类电解质目前存在的亟待解决的两个问题:咪唑类离子液体毒化Pt基催化剂和复合膜中离子液体的长期稳定性。最后对高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的发展前景作了展望,即开发与Pt基催化剂相容的离子液体聚合物电解质以及预防复合膜内离子液体的流失,即提高高温质子交换膜燃料电池的性能及长期稳定性,最终提高高温燃料电池的寿命。 展开更多
关键词 高温质子交换膜燃料电池 离子液体 聚合物电解质
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燃料电池用高温质子交换膜的研究进展 被引量:10
5
作者 孙鹏 李忠芳 +4 位作者 王传刚 王燕 崔伟慧 裴洪昌 尹晓燕 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期23-34,共12页
燃料电池是一种高效的清洁能源技术,可缓解当今社会面临的能源和环境问题。质子交换膜燃料电池是一种重要的燃料电池类型,质子交换膜是其关键组件,起到传导质子、隔绝电子和阴阳两极的反应物的作用。质子交换膜燃料电池在低温下存在许... 燃料电池是一种高效的清洁能源技术,可缓解当今社会面临的能源和环境问题。质子交换膜燃料电池是一种重要的燃料电池类型,质子交换膜是其关键组件,起到传导质子、隔绝电子和阴阳两极的反应物的作用。质子交换膜燃料电池在低温下存在许多难以解决的问题,升高工作温度可以解决这些问题。因此需要开发高温低湿度下工作的膜材料。本文综述了高温质子交换膜的主要类型、制备与改性方法和质子传导机制,指出质子导体掺杂的聚苯并咪唑(PBI)类膜材料在高温低湿度下作为质子交换膜适用的巨大潜力,并探讨了复合PBI高温质子交换膜的制备、掺杂的质子导体类型和性能提升方法。最后本文归纳了高温质子交换膜面临的挑战,并指出了该类材料未来的研究方向,如设计合成新型质子导体、改善PBI抗氧化稳定性、调控膜微观结构来提升性能和开发新型聚合物电解质。 展开更多
关键词 燃料电池 高温质子交换膜 复合材料 质子电导率 聚苯并咪唑
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自交联聚乙烯亚胺-聚砜高温质子交换膜研究 被引量:8
6
作者 赵伟辰 徐鑫 +3 位作者 白慧娟 张劲 卢善富 相艳 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第1期69-75,共7页
为了制备出兼具高电导率和优异力学性能的高温质子交换膜,本工作采用化学自交联的方法将含氮功能基团聚乙烯亚胺(PEI,平均分子量200)接枝到氯甲基化聚砜(CMPSF)高分子链上制备磷酸掺杂型高温质子交换膜的基膜(PEI-PSF).其中,PEI上的含... 为了制备出兼具高电导率和优异力学性能的高温质子交换膜,本工作采用化学自交联的方法将含氮功能基团聚乙烯亚胺(PEI,平均分子量200)接枝到氯甲基化聚砜(CMPSF)高分子链上制备磷酸掺杂型高温质子交换膜的基膜(PEI-PSF).其中,PEI上的含氮功能基团既作为磷酸吸附位点,使高温质子交换膜获得高的质子传导率,同时又作为交联位点与CMPSF高分子链上的苄氯基团发生自交联反应,使聚合物膜具有优良的力学性能.傅里叶变换红外光谱和X-射线光电子能谱测试结果表明,CMPSF高分子链上的苄氯基团与PEI上的含氮功能基团发生完全反应,且随着聚砜氯甲基化程度的增加,膜中引入的PEI含量相应增加,进而提升了PEI-PSF膜的磷酸掺杂水平.氯甲基化程度为58%的PEI-PSF膜(PEI-PSF-58)磷酸吸附量达到122 wt%,在180℃无水条件下质子电导率达到3.4×10^-2 S·cm^-1,同时该复合膜拉伸强度达到30MPa.基于磷酸掺杂的PEI-PSF-58复合膜的高温质子交换膜燃料电池在150℃干气条件下的输出峰功率达到200 mW·cm^-2,并且在78 h的测试时间内展示出了良好的稳定性. 展开更多
关键词 燃料电池 磷酸掺杂高温质子交换膜 自交联 质子电导率 力学性能
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燃料电池高温质子交换膜研究进展 被引量:7
7
作者 李金晟 葛君杰 +1 位作者 刘长鹏 邢巍 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期4894-4903,共10页
高温质子交换膜燃料电池具有反应动力学快、CO耐受性高等特点,但磷酸掺杂的高温质子交换膜因磷酸的流失和聚合物的降解等原因导致燃料电池的输出功率发生衰减。本文通过介绍聚苯并咪唑衍生物的高温质子交换膜、聚苯并咪唑的复合型质子... 高温质子交换膜燃料电池具有反应动力学快、CO耐受性高等特点,但磷酸掺杂的高温质子交换膜因磷酸的流失和聚合物的降解等原因导致燃料电池的输出功率发生衰减。本文通过介绍聚苯并咪唑衍生物的高温质子交换膜、聚苯并咪唑的复合型质子交换膜、新型芳基聚合物的高温质子交换膜,阐明聚合物的主链结构、官能团结构以及复合填料对高温质子交换膜性能的影响。在近期的研究报道中,提高膜性能的主要策略包括提升自由体积、建立交联结构、嵌段共聚、复合掺杂(ILs、MOFs、PIMs、MOx)、阳离子官能团修饰等。文章指出,在未来的研究中应该加强对磷酸基高温质子交换膜质子传输通道结构的进一步理解,关注聚合物化学降解和物理性能衰败的原因,并开发更多的新型聚合物材料。 展开更多
关键词 燃料电池 高温质子交换膜 聚苯并咪唑 聚芳醚酮砜 长期稳定性
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燃料电池用高温质子交换膜 被引量:6
8
作者 白钰 王拴紧 +2 位作者 肖敏 孟跃中 王成新 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第3期426-441,共16页
与传统质子交换膜燃料电池相比,高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)不仅可以提高催化剂对CO的耐受能力,还能简化水热管理,提高能量转化效率。高温质子交换膜是实现高温操作的关键部件之一。掺杂无机磷酸的高温质子交换膜因为在高温度(10... 与传统质子交换膜燃料电池相比,高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)不仅可以提高催化剂对CO的耐受能力,还能简化水热管理,提高能量转化效率。高温质子交换膜是实现高温操作的关键部件之一。掺杂无机磷酸的高温质子交换膜因为在高温度(100~200℃)和低相对湿度下具有较高的质子传导率,以及较长使用寿命而成为研究的热点。高的磷酸掺杂量有助于质子传导率的提升,但也会牺牲膜的机械强度,因此已有大量致力于提升膜综合性能的改性研究。本文对目前基于磷酸基的聚苯并咪唑类、聚芳醚类等高温质子交换膜的改性策略进行评述,并梳理总结了包括MOFs、COFs在内的新型多孔材料在质子交换膜领域的应用,最后指出了高温质子交换膜当前面临的挑战。 展开更多
关键词 燃料电池 磷酸掺杂 高温质子交换膜 聚苯并咪唑 聚芳醚 MOFS COFs
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高温质子交换膜水电解用Nafion/BN复合膜的制备与性能研究
9
作者 陈泰朴 孙树成 +1 位作者 郝金凯 邵志刚 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第5期895-900,共6页
在研究高温质子交换膜水电解系统时,膜脱水引致质子传导率降低的情况是造成电解性能较低的主要问题。针对该问题,引入了氮化硼(BN)作为一种无机吸湿改性剂。通过采用掺杂浇铸技术,成功制备了Nafion/BN复合膜。氮化硼的卓越吸湿能力,以... 在研究高温质子交换膜水电解系统时,膜脱水引致质子传导率降低的情况是造成电解性能较低的主要问题。针对该问题,引入了氮化硼(BN)作为一种无机吸湿改性剂。通过采用掺杂浇铸技术,成功制备了Nafion/BN复合膜。氮化硼的卓越吸湿能力,以及其表面碱性基团与Nafion分子链上磺酸基团之间的酸碱相互作用,共同形成了一个密集的氢键网络,从而推进质子的传递。扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量散射光谱(EDS)的分析结果验证了氮化硼在复合膜中的均匀分布。吸水率的测试结果显示,BN的引入显著增强了复合膜的水吸附能力。通过质子电导率的测试,证实BN的掺杂显著提升了复合膜的质子电导率。在130℃的高温条件下,采用Nafion/BN复合膜构建的水电解装置表现出了卓越的电解效能,尤其是在2.0 V电压下,电流密度达到2.04 A/cm^(2),表明Nafion/BN复合膜在高温质子交换膜水电解领域内具有一定的发展潜力。 展开更多
关键词 高温质子交换膜 NAFION 氮化硼 电解水
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硅氧烷交联的咪唑基团功能化聚苯醚/聚四氟乙烯耐高温质子交换膜 被引量:6
10
作者 任小蕊 刘超 +2 位作者 李欢欢 杨景帅 何荣桓 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1089-1095,共7页
以聚苯醚(PPO)为基体材料,通过溴甲基化及咪唑基团功能化,与聚四氟乙烯(PTFE)复合、硅氧烷基团水解交联及磷酸掺杂,制备了兼具高磷酸掺杂含量、高质子电导率和良好机械性能的高温质子交换膜材料.以甲基咪唑(MeIm)和咪唑基硅氧烷化合物(S... 以聚苯醚(PPO)为基体材料,通过溴甲基化及咪唑基团功能化,与聚四氟乙烯(PTFE)复合、硅氧烷基团水解交联及磷酸掺杂,制备了兼具高磷酸掺杂含量、高质子电导率和良好机械性能的高温质子交换膜材料.以甲基咪唑(MeIm)和咪唑基硅氧烷化合物(Si Im)为功能化试剂(其中咪唑基团提供了磷酸作用位点,同时Si Im中的硅氧烷基团水解后得到Si—O—Si交联网络结构),提高了膜材料的机械稳定性.与PTFE的复合进一步增强了膜材料的机械强度.结果表明,复合膜具有较高的电导率和一定的机械强度.当磷酸掺杂质量分数为242. 5%时,PPO-50%Si Im-50%MeIm/PTFE复合膜在160℃不加湿条件下的电导率为0. 09S/cm,室温下的断裂拉伸强度为3. 6 MPa. 展开更多
关键词 高温质子交换膜 聚苯醚 聚四氟乙烯 咪唑功能化 硅氧烷交联
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磷酸掺杂聚苯并咪唑类高温质子交换膜研究进展 被引量:1
11
作者 郑博文 姬峰 +2 位作者 邓呈维 赵建伟 王东 《高分子通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期430-445,共16页
高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)因耐CO能力强,可用重整气直接进料,水热管理简单等,可有效解决氢源问题,助力双碳目标的实现。作为HT-PEMFCs的核心部件,高温质子交换膜(HT-PEM)近些年来备受关注,特别是最具应用前景的磷酸掺杂聚苯并... 高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)因耐CO能力强,可用重整气直接进料,水热管理简单等,可有效解决氢源问题,助力双碳目标的实现。作为HT-PEMFCs的核心部件,高温质子交换膜(HT-PEM)近些年来备受关注,特别是最具应用前景的磷酸掺杂聚苯并咪唑(PA-PBI)电解质膜。本文综述了PA-PBI电解质膜的种类、制备工艺、质子传输机制以及性能、寿命方面的研究进展;着重总结了PA-PBI电解质膜在性能、寿命方面面临的挑战如高质子电导率与高机械性能的矛盾、成膜性差、磷酸流失过快、机械稳定性与抗氧化稳定性差等;重点探讨了提升PA-PBI电解质膜的手段如分子结构改性、接枝、交联、有机无机复合掺杂等;展望了PA-PBI电解质膜的未来发展方向。 展开更多
关键词 聚苯并咪唑 高温质子交换膜燃料电池 高温质子交换膜 高分子改性
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高温PEM燃料电池的流场结构设计与优化 被引量:6
12
作者 杨洋 陈壁峰 +2 位作者 肖金生 张海宁 潘牧 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期476-479,共4页
基于500 W高温PEM燃料电池堆,主要从流道级别和流场级别,通过理论计算提出了单电池的基准方案,运用计算流体动力学软件Fluent模拟了单电池的性能。在此方案基础上考虑不同流道结构参数的影响,提出了三个优化方案,并对其进行了比较。结... 基于500 W高温PEM燃料电池堆,主要从流道级别和流场级别,通过理论计算提出了单电池的基准方案,运用计算流体动力学软件Fluent模拟了单电池的性能。在此方案基础上考虑不同流道结构参数的影响,提出了三个优化方案,并对其进行了比较。结果表明,常温燃料电池设计准则难于应用于高温燃料电池,对于95℃的质子交换膜燃料电池,采用流道宽度1 mm,岸宽1 mm,流道高度0.4 mm的平行直流道时电池性能最佳。 展开更多
关键词 高温PEM膜燃料电池 流场 设计 优化
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高温质子交换膜燃料电池性能衰减机理与缓解策略——第一部分:关键材料 被引量:5
13
作者 王子乾 杨林林 孙海 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2370-2389,共20页
高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)具有耐CO毒化能力强、水热管理简单、能量利用率高等优点,但同时高温酸性环境也使其面临着耐久性不足的问题。针对该问题,本文分别概述了HT-PEMFC中质子交换膜、气体扩散电极、双极板以及密封件等四种... 高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)具有耐CO毒化能力强、水热管理简单、能量利用率高等优点,但同时高温酸性环境也使其面临着耐久性不足的问题。针对该问题,本文分别概述了HT-PEMFC中质子交换膜、气体扩散电极、双极板以及密封件等四种电池组件的常用材料的物理化学特性,并系统地总结了近些年关于HTPEMFC各组件性能衰减过程的机理、危害、影响因素以及相应缓解策略的研究进展。最后对HT-PEMFC未来的发展进行了展望,其中开发高强度轻薄双极板和高耐久性密封件、优化电堆成本以及探索新型电解质膜体系等研究方向有望成为未来该领域内的研究重点。 展开更多
关键词 电化学 燃料电池 腐蚀 高温质子交换膜 衰减 缓解策略 耐久性
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PVP改性酸碱复合高温质子交换膜的制备 被引量:4
14
作者 张林 张鑫 +3 位作者 沈春晖 郭宇星 谢颖 姜育阳 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期35-40,共6页
以氨基三甲叉膦酸(ATMP)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTES)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,采用溶胶–凝胶法制备了ATMP/APTES酸碱复合质子交换膜及其PVP改性膜,利用傅立叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、综合热分析仪质谱联用等对膜材料... 以氨基三甲叉膦酸(ATMP)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTES)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,采用溶胶–凝胶法制备了ATMP/APTES酸碱复合质子交换膜及其PVP改性膜,利用傅立叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、综合热分析仪质谱联用等对膜材料进行表征和测试。结果表明,PVP与质子膜相容性良好,PVP的添加在一定程度上能提高质子膜的抗氧化性、尺寸稳定性和耐水解性。质子电导率随温度、离子交换容量值及PVP含量增加而升高,在140℃干燥环境下含有质量分数2%PVP改性膜的电导率可达1.73×10^(–2) S/cm,且ATMP/APTES/PVP膜具有良好的热稳定性,基本满足高温低湿度运行要求。 展开更多
关键词 高温质子交换膜 膦酸 酸碱离子对 聚乙烯吡咯烷酮改性
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AB-PBI分子量对高温膜燃料电池膜电极性能的影响 被引量:4
15
作者 李微微 尚玉明 +2 位作者 王树博 谢晓峰 吕亚非 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期131-134,共4页
聚合物分子量是表征聚合物特征的基本参数之一,分子量不同,聚合物的性能差异很大,其对高温质子交换膜燃料电池膜电极的输出性能亦起着至关重要的作用。聚(2,5-苯并咪唑)(ABPBI)的结构简单,合成方便,可由单一单体聚合而成,而且其每一个... 聚合物分子量是表征聚合物特征的基本参数之一,分子量不同,聚合物的性能差异很大,其对高温质子交换膜燃料电池膜电极的输出性能亦起着至关重要的作用。聚(2,5-苯并咪唑)(ABPBI)的结构简单,合成方便,可由单一单体聚合而成,而且其每一个苯并咪唑重复单元上的-N基团都可与酸以氢键的方式结合,因而呈现较好的质子电导率。合成了4种不同分子量的ABPBI,采用自制ABPBI膜作为电解质,Pt/C为催化剂,研究了不同分子量ABPBI配制的浆料组装的氢氧高温燃料电池的性能,通过极化曲线测试可以看出聚合物分子量越小膜电极(MEA)性能越好。进一步对膜电极交流阻抗性质进行了研究,经Zsimpwin软件拟合得出,分子量越大电荷转移电阻越大,与极化曲线测试结果相符,并且随着电流密度的增大,各部分电阻均成下降趋势。 展开更多
关键词 聚(2 5-苯并咪唑) 分子量 高温质子交换膜燃料电池 膜电极 交流阻抗
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新型变压吸附制氧-PEMFC集成系统性能分析
16
作者 付丽荣 蔡浪 +3 位作者 刘进一 邱娜 邓美隆 张筱松 《工程热物理学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期2639-2646,共8页
本文提出一种变压吸附制氧与质子交换膜燃料电池(PEMFC)相结合的新型发电系统。该系统利用PEMFC产生的电能给制氧子系统提供能量,制氧装置为燃料电池供给所需浓度的氧化剂,避免了制取高浓度氧气能耗骤升的现象,以实现能量的高效利用。采... 本文提出一种变压吸附制氧与质子交换膜燃料电池(PEMFC)相结合的新型发电系统。该系统利用PEMFC产生的电能给制氧子系统提供能量,制氧装置为燃料电池供给所需浓度的氧化剂,避免了制取高浓度氧气能耗骤升的现象,以实现能量的高效利用。采用COMSOL软件建立高温PEMFC三维模型并仿真,在分析阴极氧化剂的氧气浓度对PEMFC性能影响和制取不同浓度氧气能耗基础上,研究了氧气浓度对该系统净功率与效率的影响,并提出集成系统性能优化方案。结果表明:PEMFC的氧化剂最佳氧气浓度为80%,新集成系统获得最大净功率15.75 W,同时效率达到了64%,与氧化剂为纯氧气的常规系统相比,新系统输出功率和效率同时提升了8.3%和18.5%,新型系统实现最大输出功率的同时获得较高的效率。 展开更多
关键词 高温质子交换膜燃料电池 制氧能耗 集成系统 氧气浓度 性能
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用于高温质子交换膜燃料电池研究的实验平台(英文) 被引量:3
17
作者 宋满存 裴普成 《汽车安全与节能学报》 CAS 2012年第3期287-292,共6页
实验是研究高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)的最直接、有效的手段之一。该文基于LabView软件,研发了一个用于高温PEM燃料电池研究的实验平台,用于采集温度、压强、质量流量,以及气体化学计量数等有价值的数据。该平台设置了质量流量... 实验是研究高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)的最直接、有效的手段之一。该文基于LabView软件,研发了一个用于高温PEM燃料电池研究的实验平台,用于采集温度、压强、质量流量,以及气体化学计量数等有价值的数据。该平台设置了质量流量、时间、步长等参数的控制策略,这些策略对于高温PEM燃料电池的车用化是必要的。应用该平台,测量了高温PEM单片燃料电池及1kW燃料电池堆的极化曲线和电压损失,完成了不同的流量控制策略下的对比实验,以便改善高温质子交换膜燃料电池在稳态和动态过程中的性能。这些研究结果有助于进一步研究高温质子交换膜燃料电池。 展开更多
关键词 燃料电池(FC) 质子交换膜(PEM) 高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC) 实验平台 控制策略 电压损失 极化曲线 气体化学计量数
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膦(磷)酸功能化硅氧烷高温质子交换膜研究进展 被引量:2
18
作者 李伟 沈春晖 +1 位作者 李慧琳 尹珊珊 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第15期22-27,共6页
膦(磷)酸功能化硅氧烷质子交换膜是最有望应用于高温质子交换膜的新材料。综述了膦(磷)酸功能化硅氧烷高温质子交换膜的研究进展,重点讨论了环氧开环、自由基共聚、形成酸碱对以及膦酸酯基硅氧烷水解交联4种不同的将膦(磷)酸键合在杂化... 膦(磷)酸功能化硅氧烷质子交换膜是最有望应用于高温质子交换膜的新材料。综述了膦(磷)酸功能化硅氧烷高温质子交换膜的研究进展,重点讨论了环氧开环、自由基共聚、形成酸碱对以及膦酸酯基硅氧烷水解交联4种不同的将膦(磷)酸键合在杂化膜中的方式,并从物理化学稳定性、电导率等方面比较各种质子交换膜的性能,最后展望了膦(磷)酸功能化硅氧烷高温质子交换膜的发展趋势。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 高温质子交换膜 膦(磷)酸 硅氧烷 化学键合
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中低温太阳能-甲醇重整互补供能系统动力学提升与系统优化 被引量:3
19
作者 张伊甸 赵雅文 +1 位作者 李文甲 郝勇 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期269-279,共11页
本文考察了中低温-甲醇重整互补制氢及其与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)结合的中低温太阳能-甲醇重整互补发电系统,并分析、优化了两供能系统的性能。从动力学性能优化角度,研发了一种适用于甲醇重整制氢反应的新型复合金属氧化物... 本文考察了中低温-甲醇重整互补制氢及其与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)结合的中低温太阳能-甲醇重整互补发电系统,并分析、优化了两供能系统的性能。从动力学性能优化角度,研发了一种适用于甲醇重整制氢反应的新型复合金属氧化物纳米催化剂,并测试了不同反应物体积流量与反应温度下的催化剂性能。基于动力学实验结果,模拟了太阳能-甲醇重整互补供能系统的性能。模拟结果显示,在太阳直射辐照强度为1000 W·m^(-2)、反应物体积流量为1.70 mL·min^(-1)时,采用新型纳米催化剂的互补制氢系统太阳能制氢效率与能量利用总效率分别为52.5%与87.5%,比采用铜锌铝商业催化剂的系统提高了12.4个百分点和3.3个百分点。如将重整产物气用于高温质子交换膜燃料电池发电,则太阳直射辐照强度为10000 W·m^(-2)、反应物体积流量为1.75 mL·min^(-1)时,中低温太阳能-甲醇重整互补发电系统太阳能净发电效率(40.9%)比应用商业催化剂的系统提高10.4个百分点。 展开更多
关键词 太阳能热化学 甲醇水蒸气重整 互补供能系统 类钙钛矿 高温质子交换膜燃料电池
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氧化石墨烯/磺化聚苯并咪唑高温质子交换膜的制备和表征 被引量:2
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作者 张琪 潘丽燕 +2 位作者 徐荣 周守勇 钟璟 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期4758-4764,共7页
通过共混法和原位聚合法成功制备氧化石墨烯(GO)/磺化聚苯并咪唑(SPBI)质子交换复合膜。用FTIR及TEM表征了复合膜的结构,并测试了复合膜的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性、含水率、酸掺杂率、氧化稳定性及质子电导率,重点考察不同制备... 通过共混法和原位聚合法成功制备氧化石墨烯(GO)/磺化聚苯并咪唑(SPBI)质子交换复合膜。用FTIR及TEM表征了复合膜的结构,并测试了复合膜的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性、含水率、酸掺杂率、氧化稳定性及质子电导率,重点考察不同制备方法、GO的加入对GO/SPBI质子交换复合膜结构和性能的影响。实验结果表明,GO在Y-GO/SPBI-1%复合膜中呈薄片状并良好分散。添加GO后复合膜的力学性能大幅提高,拉伸强度相较于Nafion117膜(26.65MPa)提高了2.5倍。Y-GO/SPBI-1%复合膜热稳定性稍高于G-GO/SPBI-1%复合膜。Y-GO/SPBI-1%复合膜拥有与SPBI膜相当的含水率,比G-GO/SPBI-1%复合膜的含水率提高了51.36%,表明原位聚合法制备的膜具有良好的保水能力。原位聚合法制备的复合膜具有更高的酸掺杂率和更低的酸溶胀度,提高了膜的尺寸稳定性。Y-GO/SPBI-1%质子交换复合膜在相对湿度40%、160℃下具有最高的质子电导率0.113S/cm。GO上的含氧官能团有助于复合膜中质子的跳跃,原位聚合法使GO更均匀地分散在SPBI基质中,对复合膜质子电导率的提高起到关键作用。 展开更多
关键词 氧化石墨烯 磺化聚苯并咪唑 原位聚合法 质子电导率 高温质子交换膜
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