發(fā)布時(shí)間：2021-11-03 07:06

　　燃料電池是將儲(chǔ)存于燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置,是高效利用氫能的最佳工具,并將成為未來(lái)節(jié)能裝置的首選。質(zhì)子交換膜（PEM）是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的一個(gè)關(guān)鍵部件。目前廣泛使用的PEM是全氟磺酸質(zhì)子交換膜（PFSA）。由于在高溫（>80°C）下性能降低和成本較高等缺點(diǎn),限制了其在PEMFC商業(yè)化的應(yīng)用。為了克服這些局限性,低成本可高溫運(yùn)行的質(zhì)子交換膜的研究正在深入進(jìn)行,其中最有吸引力的是非氟化芳烴類聚合物。本研究就是采用非氟化芳烴類聚合物——磺化聚醚醚酮（SPEEK）為基體,研究開(kāi)發(fā)具有與PFSA膜性能相當(dāng)并且成本更低的替代膜,并可在高溫下運(yùn)行�；腔勖衙淹⊿PEEK）因其側(cè)鏈上磺酸基團(tuán)（-SO₃H）的存在,因而具有良好的質(zhì)子傳導(dǎo)性,并且本身具有的優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等因素,使其成為質(zhì)子交換膜基體的研究熱點(diǎn)。為進(jìn)一步提高SPEEK膜的質(zhì)子傳導(dǎo)性能和熱穩(wěn)定性,本論文試圖通過(guò)三種手段對(duì)SPEEK膜進(jìn)行改性,即增加復(fù)合膜中的水分子、構(gòu)建質(zhì)子傳遞通道和增加質(zhì)子的載體位點(diǎn),制備出具有優(yōu)異性能的復(fù)合質(zhì)子交換膜。本文的具體研究?jī)?nèi)容及主要結(jié)論... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

各種燃料電池的工作原理圖

=氧化物電池OFC）ZrO2-Y2O3500-800陽(yáng)極：H2+O2-=H2O+2e-陰極： O2+2e-=O2-高效，燃料廣泛，高溫，非貴金屬催化劑 分布式電2 質(zhì)子交換膜燃料電池質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是以氫氣為燃料、氧氣或者空氣為氧化劑，子交換膜為電解質(zhì)的發(fā)電裝置。由于其反應(yīng)產(chǎn)物為水，并且能夠室溫快速啟動(dòng)、量轉(zhuǎn)化率高、比功率和比能量高，可作為新一代發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用于汽車、飛機(jī)及潛等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。.1 質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)PEMFC 的結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。PEMFC 的關(guān)鍵材料和部件為：電催化劑、電（陰極與陽(yáng)極）、質(zhì)子交換膜和雙極板。

圖 1-4 PEMFC 的工作原理Fig.1-4 Working theory of the PEMFCPEMFC 中的電極反應(yīng)類型同其它酸性電解質(zhì)燃料電池相同。陽(yáng)極端的氫氣通過(guò)陽(yáng)極板上的氣體流通通道，穿過(guò)氣體擴(kuò)散層達(dá)到催化層，在膜電極上被分解為氫離子并產(chǎn)生電子。質(zhì)子與黏附在膜表面的水分子形成水合氫離子，透過(guò)質(zhì)子交換膜到達(dá)電池陰極。2H 2 H 2e (1-1)陰極端的氧氣或空氣流經(jīng)陰極板上的氧氣通道，穿過(guò)氣體擴(kuò)散層到達(dá)催化層，在催化劑 Pt 的作用下與來(lái)自外電路的電子和質(zhì)子交換膜穿過(guò)來(lái)的 H+化合成水分子，并產(chǎn)生一定的熱量，同時(shí)形成電流。2 212 22O H e H O (1-2)生成的水過(guò)電極隨反應(yīng)尾氣排出。1.2.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的特點(diǎn)及應(yīng)用


本文編號(hào)：3473262