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质子交换膜燃料电池双极板的材料与制备 被引量：45
1
作者 张海峰 衣宝廉 +2 位作者 侯明 乔凤桐 张华民 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期129-133,共5页
双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。目前主要集中在金属板和石墨板两种材料上,而这两种材料各有优缺点。综述了各种双极板制备方法及处理方法,提出复合双极... 双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。目前主要集中在金属板和石墨板两种材料上,而这两种材料各有优缺点。综述了各种双极板制备方法及处理方法,提出复合双极板将是未来发展的方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 双极板材料 制备 金属板 石墨板
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碳达峰与碳中和目标下PEM电解水制氢研究进展 被引量：24
2
作者 胡兵 徐立军 +2 位作者 何山 苏昕 汪继伟 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期4595-4604,共10页
氢能作为重要的能源载体,燃烧过程绿色无污染,能够助力碳达峰和碳中和目标实现。本文通过对比化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢等方式,分析各制氢方式的优缺点,阐述了质子交换膜(PEM)电解水制氢与可再生能源结合的重要意义。... 氢能作为重要的能源载体,燃烧过程绿色无污染,能够助力碳达峰和碳中和目标实现。本文通过对比化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢等方式,分析各制氢方式的优缺点,阐述了质子交换膜(PEM)电解水制氢与可再生能源结合的重要意义。之后从PEM电解槽内部结构和可再生能源电解水制氢两个方面展开综述,详细介绍了PEM电解槽双极板、催化剂、扩散层、质子交换膜研究进展、存在的主要问题和未来发展方向。文中通过分析我国太阳能、风能分布特征,总结可再生能源利用存在的问题,从研究现状和产业发展的角度介绍了太阳能制氢、风电制氢、可再生能源多能互补制氢的发展。最后对可再生能源PEM电解水制氢的未来发展方向进行了展望,期望为可再生能源PEM电解水制氢的发展提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 碳达峰 碳中和 质子交换膜 电解水制氢 可再生能源 多能互补
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一种新型的用于质子交换膜燃料电池的磺化聚醚醚酮酮 被引量：16
3
作者 李先锋 那辉 陆辉 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1563-1566,M008,共5页
以发烟硫酸和 4,4 -二 ( 4-氟苯甲酰基 )苯 [1 ,4-bi( 4-fluorobenzoyl) benzene]为原料 ,通过磺化反应 ,制得磺化二氟三苯二酮 [1 ,4-bi( 3 -sodium sulfonate-4-fluorobenzoyl) benzene].利用亲核缩聚反应 ,调整磺化单体和非磺化单体... 以发烟硫酸和 4,4 -二 ( 4-氟苯甲酰基 )苯 [1 ,4-bi( 4-fluorobenzoyl) benzene]为原料 ,通过磺化反应 ,制得磺化二氟三苯二酮 [1 ,4-bi( 3 -sodium sulfonate-4-fluorobenzoyl) benzene].利用亲核缩聚反应 ,调整磺化单体和非磺化单体的比例 ,与酚酞进行聚合 ,制取了具有不同磺化度的聚醚醚酮酮 ,并对聚合物的结构进行了表征 .结果表明 ,此系列磺化聚醚醚酮酮的膜制品具有良好的离子交换特性 。 展开更多
关键词 磺化 聚醚醚酮酮 燃料电池 质子交换膜
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质子交换膜燃料电池及系统建模的研究与进展 被引量：9
4
作者 吴金锋 侯明 +1 位作者 衣宝廉 张华民 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期56-63,共8页
对质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行数学模拟,有助于了解电池内部的物理化学过程,为进一步优化电池结构、尺寸和操作条件提供参考。详细介绍了目前PEMFC关于质子交换膜、电极、单电池,电池组和系统四个尺度上的建模现状,并指出了现有模型... 对质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行数学模拟,有助于了解电池内部的物理化学过程,为进一步优化电池结构、尺寸和操作条件提供参考。详细介绍了目前PEMFC关于质子交换膜、电极、单电池,电池组和系统四个尺度上的建模现状,并指出了现有模型的优缺点。主要讨论:(1)全氟磺酸膜反胶束离子簇模型,微观尺度上膜的传递机理;(2)电极内传质、传热过程,分析各种电极模型的有效性; (3)水在膜内的传递现象,表明控制适当的水分布对提高电池性能非常重要;(4)单电池模拟过程中对热平衡和水平衡同时考虑。最后,分析了质子交换膜燃料电池建模的发展方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 系统建模 数学模拟 电池结构 电极
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燃料电池质子交换膜的研究现状 被引量：14
5
作者 石建恒 于宏燕 曾心苗 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期94-98,共5页
目前燃料电池质子交换膜的研究正引起人们越来越多的关注,质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心组件.较详细地介绍了全氟化质子交换膜,部分氟化质子交换膜,有机/无机纳米复合质子交换膜,新型无氟化质子交换膜的性能及最新研究状况,最... 目前燃料电池质子交换膜的研究正引起人们越来越多的关注,质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心组件.较详细地介绍了全氟化质子交换膜,部分氟化质子交换膜,有机/无机纳米复合质子交换膜,新型无氟化质子交换膜的性能及最新研究状况,最后对其发展前景进行了探讨. 展开更多
关键词 燃料电池 质子交换膜 有机/无机纳米复合
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磷酸掺杂的ab-PBI膜及其在高温质子交换膜燃料电池中的应用 被引量：11
6
作者 何荣桓 李庆峰 Bjerrum Niels J. 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期2302-2305,共4页
以3,4-二氨基苯甲酸为单体合成了ab-聚苯并咪唑. 研究了磷酸掺杂的该质子交换膜在80～200 ℃, 不同湿度以及不同酸掺杂量下的质子电导率. 该质子交换膜可作为燃料电池的膜电解质, 在常压不增湿的条件下, 可使电池运行温度达到200 ℃.
关键词 聚苯并咪唑 高温质子交换膜燃料电池 质子交换膜 质子电导率
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PEM燃料电池的应用前景 被引量：6
7
作者 周未 王金全 仲未秧 《电池工业》 CAS 2004年第4期208-212,共5页
概括了质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的优缺点以及目前国内外在备用电源、应急照明电源以及通讯指挥系统电源方面的应用研究状况;分析了PEMFC发电系统的组成和总体设计方案;探讨了PEMFC发电系统在军事方面的应用前景;认为质子交换... 概括了质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的优缺点以及目前国内外在备用电源、应急照明电源以及通讯指挥系统电源方面的应用研究状况;分析了PEMFC发电系统的组成和总体设计方案;探讨了PEMFC发电系统在军事方面的应用前景;认为质子交换膜燃料电池在军事应用中有很高的价值。 展开更多
关键词 燃料电池 质子交换膜 应用前景
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质子交换膜燃料电池膜电极组件研究 被引量：7
8
作者 孙大强 毛宗强 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期92-95,共4页
膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件。系统地研究了MEA的组成和结构对其性能的影响。研究提出:催化层中掺杂Nafion聚合物的亲水电极比传统的催化层中掺杂PTFE的疏水电极性能有了较大的提高;不同种类质子交换膜对MEA的性能... 膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件。系统地研究了MEA的组成和结构对其性能的影响。研究提出:催化层中掺杂Nafion聚合物的亲水电极比传统的催化层中掺杂PTFE的疏水电极性能有了较大的提高;不同种类质子交换膜对MEA的性能影响很大,Nafion112和Dow膜是目前比较适宜的质子交换膜;采用石墨类碳纸的电极性能高于采用碳纤维类碳纸的电极;电极催化层中Nafion聚合物的最佳含量比为30%左右。根据氢电极和氧电极反应难度的不同,提出为了减少催化剂的用量同时不显著影响电池的性能,氢电极的铂载量应该低于电极的观点,并通过了实验验证。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 膜电极组件 亲水电极 气体扩散电极
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质子交换膜燃料电池关键技术研究进展 被引量：4
9
作者 贾荣利 王成扬 王素梅 《化学工业与工程》 CAS 2004年第6期448-451,共4页
简述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理及特点;综述了PEMFC关键技术的最新研究进展,包括质子交换膜合成、电催化剂制备、膜电极工艺及水管理和热控制;并简介了我国PEMFC的开发情况。
关键词 质子交换膜燃料电池 质子交换膜 电催化剂 膜电极
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纤维复合磺化SBS质子交换膜的制备和性能 被引量：7
10
作者 杨新胜 潘牧 +3 位作者 沈春晖 袁润章 李笑晖 杨洁 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 2003年第9期22-25,35,共5页
介绍了磺化聚苯乙烯 -丁二烯 -苯乙烯嵌段共聚物 ( S- SBS)低温质子交换膜的制备和表征 ,并以 S- SBS为基体 ,与经过偶联剂处理的玻璃纤维毡复合 ,制备出复合 S- SBS膜。并研究了复合 S- SBS膜与 S- SBS膜的拉伸强度、质子传导性、吸水... 介绍了磺化聚苯乙烯 -丁二烯 -苯乙烯嵌段共聚物 ( S- SBS)低温质子交换膜的制备和表征 ,并以 S- SBS为基体 ,与经过偶联剂处理的玻璃纤维毡复合 ,制备出复合 S- SBS膜。并研究了复合 S- SBS膜与 S- SBS膜的拉伸强度、质子传导性、吸水率、溶胀率、离子交换当量 ( IEC)等性能的变化。结果表明 ,纤维复合可在对膜的传导性能影响很小的情况下 ,大大提高膜的拉伸强度 ,并且膜的溶胀率明显减小 。 展开更多
关键词 磺化 SBS 质子交换膜 复合膜
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PEM燃料电池用气体扩散层材料研究进展 被引量：6
11
作者 唐浩林 徐琴 +3 位作者 木士春 潘牧 袁润章 谢春华 《电池工业》 CAS 2004年第5期253-257,共5页
介绍了质子交换膜燃料电池用气体扩散层的作用和性能要求,论述了碳纤维纸、碳纤维编织布、无纺布、碳黑纸以及金属材料等几种用于PEMFC的气体扩散层材料的性能参数和试验结果,介绍了它们的制作工艺、注意事项,以及各自的优缺点。
关键词 燃料电池 质子交换膜 气体扩散层 材料
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高性能高功率密度质子交换膜燃料电池膜电极 被引量：8
12
作者 池滨 侯三英 +1 位作者 刘广智 廖世军 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2018年第2期243-251,共9页
膜电极是质子交换膜燃料电池最为重要的核心部件,其性能直接决定着燃料电池的性能。提高膜电极的性能和功率密度,对于推动燃料电池的商业化进程具有十分重要的意义。通常意义上的膜电极包括质子交换膜、阴极催化层、阳极催化层、阴极气... 膜电极是质子交换膜燃料电池最为重要的核心部件,其性能直接决定着燃料电池的性能。提高膜电极的性能和功率密度,对于推动燃料电池的商业化进程具有十分重要的意义。通常意义上的膜电极包括质子交换膜、阴极催化层、阳极催化层、阴极气体扩散层和阳极气体扩散层等5个基本单元（常常称之为五合一膜电极）,气体扩散层又包括气体扩散材料层和微孔整平层;膜电极的性能取决于材料和制备技术两个方面,制备技术、膜电极的关键组成材料、铂载量都对膜电极的性能和功率密度具有重要影响。近年来,随着催化剂和质子交换膜等关键材料性能的提升,以及制备技术的进步,国内外膜电极的性能得到了大幅度的提升,丰田公司燃料电池的体积功率密度可高达3.2 kW/L。本文将主要从膜电极制备技术的角度（涉及催化剂层和气体扩散层的制备技术等）介绍近年来高性能高功率密度膜电极的研究发展情况,同时介绍国内外在降低膜电极铂载量和开发自增湿膜电极方面的研究进展。 展开更多
关键词 膜电极 质子交换膜 催化层 气体扩散层 低铂载量 自增湿膜电极 高功率密度
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DMFC用阻醇质子交换膜的研究进展 被引量：6
13
作者 索春光 赵晓光 刘晓为 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期189-191,共3页
介绍了甲醇分子的渗透机理及直接甲醇燃料电池(DMFC)对质子交换膜(PEM)的基本要求,如低的甲醇渗透率和高的质子电导率。介绍了针对提高Nafion膜阻醇性能进行的各种改性研究,如膜的表面物理改性、掺杂阻醇纳米材料的改性等。评述了其他P... 介绍了甲醇分子的渗透机理及直接甲醇燃料电池(DMFC)对质子交换膜(PEM)的基本要求,如低的甲醇渗透率和高的质子电导率。介绍了针对提高Nafion膜阻醇性能进行的各种改性研究,如膜的表面物理改性、掺杂阻醇纳米材料的改性等。评述了其他PEM,如以聚苯并咪唑(PBI)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚砜(PSU)等基膜材料为代表的聚芳环系列PEM。 展开更多
关键词 直接甲醇燃料电池(DMFC) 质子交换膜(pem) 改性 甲醇渗透
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车用燃料电池系统的性能衰退机理及影响因素分析 被引量：6
14
作者 张新丰 杨代军 周拓 《汽车安全与节能学报》 CAS 2012年第3期276-286,共11页
耐久性问题是制约车用燃料电池系统产业化的一个关键。该文以目前最常用的全氟磺酸膜燃料电池为对象,基于文献研究法,对目前在燃料电池耐久性、性能衰退方面的研究成果进行分析和整理,归纳了车用质子交换膜燃料电池系统中膜、催化剂、... 耐久性问题是制约车用燃料电池系统产业化的一个关键。该文以目前最常用的全氟磺酸膜燃料电池为对象,基于文献研究法,对目前在燃料电池耐久性、性能衰退方面的研究成果进行分析和整理,归纳了车用质子交换膜燃料电池系统中膜、催化剂、气体扩散层、双极板等主要组件的性能衰退机理,利用逻辑链分析方法描述了其性能衰退的过程,归纳了道路环境下影响燃料电池性能衰退的不同原因类型,给出了车载运行环境和操作工况对燃料电池性能衰退影响的半定量分析,给出了改进燃料电池系统耐久性的一些方法。 展开更多
关键词 车用燃料电池系统 质子交换膜(pem) 道路工作环境 耐久性 性能衰退 逻辑链图
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车用质子交换膜燃料电池膜电极关键材料与结构设计进展 被引量：1
15
作者 于力娜 普星彤 +7 位作者 朱雅男 高梦阳 刘江唯 唐柳 刘晓雪 张中天 王晶晶 马亮 《汽车文摘》 2023年第5期9-23,共15页
各国氢燃料电池汽车已逐渐开始商用,但是氢燃料电池成本高、寿命差等问题仍未解决。从材料与结构出发,重点阐述了膜电极关键材料性能要求、研究进展、模拟仿真和重点企业方面内容。研究结果表明超薄高温低湿质子交换膜、高稳定性低铂催... 各国氢燃料电池汽车已逐渐开始商用,但是氢燃料电池成本高、寿命差等问题仍未解决。从材料与结构出发,重点阐述了膜电极关键材料性能要求、研究进展、模拟仿真和重点企业方面内容。研究结果表明超薄高温低湿质子交换膜、高稳定性低铂催化剂以及高透氧离聚物能有效改善燃料电池膜电极的性能,并在当前实践中得到了应用。同时,在总结现阶段氢燃料电池膜电极研究进展的基础上,指出当前膜电极研究中的发展趋势和不足,并为膜电极产品开发和产业化提出了新的发展思路。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 膜电极 催化剂 离聚物 质子交换膜 气体扩散层
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反应气体流量和背压对PEM燃料电池性能的影响 被引量：5
16
作者 孙红 吴玉厚 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2006年第6期1034-1037,共4页
目的优化质子交换膜(PEM)燃料电池的操作参数,提高PEM燃料电池的性能和稳定性,降低成本.方法运用燃料电池测试站对有效面积为16 cm2的PEM燃料电池单体的伏安特性和功率密度进行了实验,分析了空气流量、氢气流量和背压对PEM燃料电池性能... 目的优化质子交换膜(PEM)燃料电池的操作参数,提高PEM燃料电池的性能和稳定性,降低成本.方法运用燃料电池测试站对有效面积为16 cm2的PEM燃料电池单体的伏安特性和功率密度进行了实验,分析了空气流量、氢气流量和背压对PEM燃料电池性能和功率密度的影响.结果试验结果发现:增大空气流量,燃料电池的性能可以持续提高;增大氢气的流量,电池性能先提高,但流量达到一定值后,性能几乎不变;增大电池背压,电池性能提高.结论电极的淹没现象主要存在于PEM燃料电池的阴极;实验条件下,氢气流量存在最佳值. 展开更多
关键词 质子交换膜(pem) 燃料电池(FC) 操作参数 极化曲线
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热处理不锈钢用作质子交换膜燃料电池双极板 被引量：4
17
作者 李映辉 金雪芹 +2 位作者 徐洪峰 侯向理 董建华 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期566-569,共4页
双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,其性能的好坏不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。通过高温热处理不锈钢板,使不锈钢中碳与其中的铬等金属反应,在不锈钢的表面生成导电的金属碳化物晶粒,减小... 双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,其性能的好坏不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。通过高温热处理不锈钢板,使不锈钢中碳与其中的铬等金属反应,在不锈钢的表面生成导电的金属碳化物晶粒,减小不锈钢与电极的接触电阻。实验结果表明,304不锈钢经过空气气氛下,820℃处理1h后,与柔性石墨的接触电阻降低了4～5倍,200h腐蚀实验后,测定的接触电阻没有明显增加,表明通过热处理技术可以在不降低耐腐蚀性能的前提下,减小不锈钢与石墨的接触电阻,使其可以用做质子交换膜燃料电池双极板。 展开更多
关键词 质子交换膜 燃料电池 双极板 不锈钢
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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
18
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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质子交换膜电解水制氢影响因素的过程模拟 被引量：3
19
作者 张立栋 陈怡冰 +3 位作者 龚明 赵桦粮 王欣 黄宏艳 《综合智慧能源》 CAS 2022年第5期88-94,共7页
氢能领域相关技术的快速发展有助于我国实现“双碳”目标。基于联立方程建模技术,对质子交换膜(PEM)制氢进行过程模拟,研究了在不同温度、操作压力、质子膜厚度等影响因素下,制氢系统电压、功率及效率随电流密度变化的规律。研究结果表... 氢能领域相关技术的快速发展有助于我国实现“双碳”目标。基于联立方程建模技术,对质子交换膜(PEM)制氢进行过程模拟,研究了在不同温度、操作压力、质子膜厚度等影响因素下,制氢系统电压、功率及效率随电流密度变化的规律。研究结果表明:在满足制氢安全约束下时,阴极操作压力为0.728 MPa并选择厚度为27.5μm的质子膜时,制氢系统具有最高的效率,达69.3%。 展开更多
关键词 碳中和 氢能 过程模拟 质子交换膜 电解水制氢 综合能源
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质子交换膜的传输通道微观结构对燃料电池性能的影响 被引量：2
20
作者 刘旭 吴俊涛 +3 位作者 霍江贝 孟晓宇 崔立山 周琼 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第4期395-403,共9页
质子交换膜燃料电池因其高效、高能量密度、快速启动等独特优势在便携电子设备及汽车动力装置等应用中极具发展潜力。质子交换膜内的传输通道由于对膜质子传导性能有重要影响而受到研究者们的广泛关注。构筑有序结构的质子传输通道,能... 质子交换膜燃料电池因其高效、高能量密度、快速启动等独特优势在便携电子设备及汽车动力装置等应用中极具发展潜力。质子交换膜内的传输通道由于对膜质子传导性能有重要影响而受到研究者们的广泛关注。构筑有序结构的质子传输通道,能够获得质子电导率与燃料渗透率、热稳定性、化学稳定性等性能均衡提升的新型质子交换膜材料。本文结合近年来质子传输通道的研究进展,对控制聚合物的相形态从而构筑有序质子传输通道的研究进行了综述,并针对不同相形态所形成的有序通道对膜及燃料电池性能的影响进行了分类与评述,最后对其发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 质子传交换膜 有序质子传输通道 微观结构 相形态 燃料电池性能
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