質子交換膜燃料電池曾采用酚醛樹脂磺酸型膜、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,全氟磺酸型膜較適合作為質子交換膜燃料電池的固體電解質。雖然全氟磺酸膜具有良好的性能,但由于膜的結構、工藝和生產批量等問題的存在,到目前為止,質子交換膜的成本還非常高,因此需要尋找高性能低成本的替代膜。一個選擇是使用全氟磺酸材料與聚四氟乙烯(PTFE)的復合膜,其中PTFE是起強化作用的微孔介質,而全氟磺酸材料則在微孔中形成質子傳遞通道。電解水本身是中性,可以加入其他離子,或者可經過半透膜分離而生成兩種性質的水。廣東氧化還原液流電池Fumatech膜官網
氫氧燃料電池的主要特點1.產物是水,清潔環(huán)保;2.容易持續(xù)通氫氣和氧氣,產生持續(xù)電流;3.能量轉換率較高,超過80%(普通燃燒能量轉換率30%多);4.可以組合為燃料電池發(fā)電站,排放廢棄物少,噪音低,綠色發(fā)電站。作為極具發(fā)展前途的新動力電源,氫氧燃料電池的應用領域是多方面的:大型電站發(fā)電、便攜移動電源、應急電源、家庭電源、飛機、汽車、軍艦。將電池反應產物(水)通過電解器轉變成反應物(氫和氧),再重復使用以產生電能的燃料電池,由燃料電池和電解器兩部分組成??梢宰鳛榇蠊β侍栯姵仃囯娫聪到y(tǒng)的貯能裝置。有日照時,太陽電池陣提供電能給航天器負載,還用于將水電解成氫和氧,使部分電能貯存起來。航天器進入陰影區(qū)太陽電池不能發(fā)電或供電不足時,由這種燃料電池供電。氫氧燃料電池是不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的裝置。山東富馬泰科Fumatech膜系統(tǒng)工程陰離子交換膜是新型能量轉換裝置的重要構成部分,使用性能是否符合要求是新能源電池得到商業(yè)化應用的前提。
離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因為一般在應用時主要是利用它的離子選擇透過性,所以也稱為離子選擇透過性膜。離子交換膜按功能及結構的不同,可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜、鑲嵌離子交換膜、聚電解質復合物膜等類型。離子交換膜的構造和離子交換樹脂相同,但為膜的形式。離子交換膜可裝配成電滲析器而用于苦咸水的淡化和鹽溶液的濃縮。電滲析裝置(見圖)的淡化程度可達一次蒸餾水純度。也可應用于甘油、聚乙二醇的除鹽,分離各種離子與放射性元素、同位素,分級分離氨基酸等。此外,在有機和無機化合物的純化、原子能工業(yè)中放射性廢液的處理與核燃料的制備,以及燃料電池隔膜與離子選擇性電極中,也都采用離子交換膜。離子交換膜在膜技術領域中占有重要的地位,它對仿生膜研究也將起重要作用。
質子交換膜的物理、化學性質對燃料電池的性能具有極大的影響,對性能造成影響的質子交換膜的物理性質主要有:膜的厚度和單位面積質量、膜的抗拉強度、膜的含水率和膜的溶脹度。質子交換膜的電化學性質主要表現(xiàn)在膜的導電性能(電阻率、面電阻,電導率)和選擇通過性能(透過性參數(shù))上。膜的厚度和單位面積質量。膜的厚度和單位面積質量越低,膜的電阻越小,電池的工作電壓和能量密度越大;但是如果厚度過低,會影響膜的抗控強度,甚至引起氫氣的泄漏而導致電池的失效。離子交換膜在液流儲能電池、堿性陰離子交換膜燃料電池、新型超級電容器等方面的應用也得到關注和研究。
影響質子交換膜工作性能的因素:一是電堆的技術狀況;二是燃料電池的工作條件;三是整個燃料電池系統(tǒng)的水管理和熱管理。與電堆本身相關的影響質子交換膜工作性能的因素有:膜電極的結構、制備方式和條件:質子交換膜的類型、厚度、預處理情況、傳導質子的能力、機械強度、化學和熱穩(wěn)定性能:催化劑的含量和制備方法;雙極板的結構和流場設計等。與燃料電池的工作條件相關的,影響質子交換膜工作性能的因素有電流密度、工作電壓、反應氣體壓力、工作溫度、氣體組成等。質子交換膜燃料電池因采用較薄的固體聚合物膜作電解質而具有非常好的放電性能,通過優(yōu)化反應氣體壓力、工作溫度和氣體組成等條件,可以使質子交換膜燃料電池的性能維持在較高的水平。目前,燃料電池的實際比能量盡管只有理論值的10%,但仍比一般電池的實際比能量高很多。山東離子Fumatech膜供應商
雙極膜按宏觀膜體結構分可分為均相雙極膜和異相雙極膜。廣東氧化還原液流電池Fumatech膜官網
離子交換膜分均相膜和非均相膜兩類,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膠、纖維素衍生物、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,然后引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜內聚合成高分子,再通過化學反應,引入所需的功能基團。均相膜也可以通過單體如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。非均相膜用粒度為200~400目的離子交換樹脂和尋常成膜性高分子材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡膠等充分混合后加工成膜。無論是均相膜還是非均相膜,在空氣中都會失水干燥而變脆或破裂,故必須保存在水中。廣東氧化還原液流電池Fumatech膜官網
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