质子交换膜燃料电池曾采用酚醛树脂磺酸型膜、聚苯乙烯磺酸型膜、聚三氟苯乙烯磺酸型膜和全氟磺酸型膜。研究表明,全氟磺酸型膜较适合作为质子交换膜燃料电池的固体电解质。虽然全氟磺酸膜具有良好的性能,但由于膜的结构、工艺和生产批量等问题的存在,到目前为止,质子交换膜的成本还非常高,因此需要寻找高性能低成本的替代膜。一个选择是使用全氟磺酸材料与聚四氟乙烯(PTFE)的复合膜,其中PTFE是起强化作用的微孔介质,而全氟磺酸材料则在微孔中形成质子传递通道。电解水本身是中性,可以加入其他离子,或者可经过半透膜分离而生成两种性质的水。广东氧化还原液流电池Fumatech膜官网
氢氧燃料电池的主要特点1.产物是水,清洁环保;2.容易持续通氢气和氧气,产生持续电流;3.能量转换率较高,超过80%(普通燃烧能量转换率30%多);4.可以组合为燃料电池发电站,排放废弃物少,噪音低,绿色发电站。作为极具发展前途的新动力电源,氢氧燃料电池的应用领域是多方面的:大型电站发电、便携移动电源、应急电源、家庭电源、飞机、汽车、军舰。将电池反应产物(水)通过电解器转变成反应物(氢和氧),再重复使用以产生电能的燃料电池,由燃料电池和电解器两部分组成。可以作为大功率太阳电池阵电源系统的贮能装置。有日照时,太阳电池阵提供电能给航天器负载,还用于将水电解成氢和氧,使部分电能贮存起来。航天器进入阴影区太阳电池不能发电或供电不足时,由这种燃料电池供电。氢氧燃料电池是不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的装置。山东富马泰科Fumatech膜系统工程阴离子交换膜是新型能量转换装置的重要构成部分,使用性能是否符合要求是新能源电池得到商业化应用的前提。
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性,所以也称为离子选择透过性膜。离子交换膜按功能及结构的不同,可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜等类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同,但为膜的形式。离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置(见图)的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐,分离各种离子与放射性元素、同位素,分级分离氨基酸等。此外,在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备,以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中,也都采用离子交换膜。离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位,它对仿生膜研究也将起重要作用。
质子交换膜的物理、化学性质对燃料电池的性能具有极大的影响,对性能造成影响的质子交换膜的物理性质主要有:膜的厚度和单位面积质量、膜的抗拉强度、膜的含水率和膜的溶胀度。质子交换膜的电化学性质主要表现在膜的导电性能(电阻率、面电阻,电导率)和选择通过性能(透过性参数)上。膜的厚度和单位面积质量。膜的厚度和单位面积质量越低,膜的电阻越小,电池的工作电压和能量密度越大;但是如果厚度过低,会影响膜的抗控强度,甚至引起氢气的泄漏而导致电池的失效。离子交换膜在液流储能电池、碱性阴离子交换膜燃料电池、新型超级电容器等方面的应用也得到关注和研究。
影响质子交换膜工作性能的因素:一是电堆的技术状况;二是燃料电池的工作条件;三是整个燃料电池系统的水管理和热管理。与电堆本身相关的影响质子交换膜工作性能的因素有:膜电极的结构、制备方式和条件:质子交换膜的类型、厚度、预处理情况、传导质子的能力、机械强度、化学和热稳定性能:催化剂的含量和制备方法;双极板的结构和流场设计等。与燃料电池的工作条件相关的,影响质子交换膜工作性能的因素有电流密度、工作电压、反应气体压力、工作温度、气体组成等。质子交换膜燃料电池因采用较薄的固体聚合物膜作电解质而具有非常好的放电性能,通过优化反应气体压力、工作温度和气体组成等条件,可以使质子交换膜燃料电池的性能维持在较高的水平。目前,燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10%,但仍比一般电池的实际比能量高很多。山东离子Fumatech膜供应商
双极膜按宏观膜体结构分可分为均相双极膜和异相双极膜。广东氧化还原液流电池Fumatech膜官网
离子交换膜分均相膜和非均相膜两类,可以采用高分子的加工成型方法制造。均相膜先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜,然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜内聚合成高分子,再通过化学反应,引入所需的功能基团。均相膜也可以通过单体如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。非均相膜用粒度为200~400目的离子交换树脂和寻常成膜性高分子材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡胶等充分混合后加工成膜。无论是均相膜还是非均相膜,在空气中都会失水干燥而变脆或破裂,故必须保存在水中。广东氧化还原液流电池Fumatech膜官网
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