离子液体在质子交换膜中的应用研究进展 |
文件大小：1.34MB格式：pdf发布时间：2014-03-11浏览次数：次
| 【中文关键词】 | 离子液体 电导率 电化学稳定性 质子交换膜 |
| 【摘要】 | 离子液体具有较高的电导率,优异的热稳定性、电化学稳定性,且不挥发,因此可以替代水在高温下作为质子传递介质,应用于传统质子交换膜性能提升的改性,提高膜的质子电导率和使用温度。 |
| 【部分正文预览】 | 质子交换膜燃料电池(P E M F O 采用固体高分子膜作为电解质, 具有能量转化率高!低温启动!工作噪音低!无电解质泄漏以及腐蚀低等优点, 因此具有广阔的应用前景, 可用作交通工具动力系统!可移动小型供电系统!电子设备的不间断电源, 也可用作军事!医疗!娱乐场所等的应急电源等.市场潜力巨大.质子交换膜作为燃料电池的核心元件, 同时起到分隔燃料和氧化剂!传导质子的双重作用1-2.正是由于这种重要需求, 高性能质子交换膜作为新能源材料, 在近十多年来引起科技界大力关注. 与以往相比, 在新能源电池技术领域中所使用的质子交换膜除了要求具备离子交换膜的基本特性以外,例如膜电阻低!离子选择性强!机械强度高等,还必须具备较高的化学稳定性!较强的耐电化学氧化性!耐温性和保湿性以及能够阻止活性物质渗透和较低的价格等特点[z] .全氟离子膜, 例如D 叩"nt公司生产的N af io n 膜及类似产品, Do w 公司生产的Do w 膜, 以其化学稳定性高以及机械强度高而碍到广泛应用.然而, 传统的全氟磺酸膜不仅价格昂贵, 而且玻璃转化温度较低(128 e ) , 在高温和低湿时电性能较差;另外气密性较差, 不能有效阻隔有机燃料和水分子穿越膜层, 以致造成电池催化剂中毒和水平衡失调.这些都限制了其在P E M F C 或直接甲醇燃料电池(D M F C )中更为广泛的应用, 也是目前制约P E M F C 商业化的主要因素之一田.
针对全氟离子交换膜存在的问题, 以芳香族聚合物为主链的质子交换膜成为近年来研究的热点之一冈.通过直接磺化这些聚合物, 在侧链结构中导人磺酸基团, 使其具备质子交换功能.这种方法的优点是合成步骤简单, 容易大规模制备, 相对于全氟磺酸质子交换膜, 成本较低.但是它们的电导率普遍较低, 存在很大的改善空间. 目前这类研究主要集中在离子交换容量(IE C )和电导率的提高上, 可是往往通过提高磺化度!增加IE C 的同时, 会使吸水率提高.膜的尺寸变化增大, 导致机械性能下降.
通过对现有膜进行改性, 获得适合于质子交换膜燃料电池使用的耐高温!机械性能好!导电性高的质子交换膜是膜科研工作者努力的方向之一离子液体(Io nie liq uids , IL s)是一种熔融盐类物质, 由有机阳离子和有机或无机阴离子构成, 在室温或室温附近呈液体状态.它具有不挥发(蒸气压接近于零) !不燃烧!稳定性高!电化学窗口宽!离子导电能力强
等优点圈.特别是离子液体的室温电导率一般在10 一3 5 / "m 以上, 并随着温度的升高而变大.因此将离子液体代替水引人到质子交换膜中, 可以在高温下作为质子传递的介质, 能够有效地提高膜的电导率以及使用温度。 |
|
| ||||||||||||||
|
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|||||||||||||||
|
【打印本页】 |
|||||||||||||||
