我校在“燃料电池质子交换膜”领域研究取得新进展-中国地质大学(武汉)研究生院
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我校在“燃料电池质子交换膜”领域研究取得新进展


2018-01-11 09:35:52 来源: 浏览:

 

(通讯员 王小龙 日前,我校材料与化学学院可持续能源实验室“千人计划”程寒松教授团队在燃料电池质子交换膜方向研究中取得进展,相关成果发表在国际著名期刊《Journal of Membrane Science》(T1)上。

燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的装置,具有室温快速启动、比能量和比功率高、水易排出和环境友好等优点备受人们关注。质子交换膜(PEM)是燃料电池的核心部件,起到隔绝燃料和提供质子传递通道的作用,PEM的性能优劣直接影响燃料电池的性能和使用寿命。目前最常用的PEMDupont公司的Nafion系列,Nafion的全氟骨架制备过程复杂,成本高,并会对环境造成污染,Nafion在高温下存在燃料渗透严重和质子导电性下降等缺点,所以开发性能优良的新型聚合物质子交换膜替代Nafion是当前研究的热点。

1 疏水BPPO填料在SPEEK/BPPO复合质子交换膜中的作用机理

该团队制备了一种新型的基于磺化聚醚醚酮(SPEEK)和溴化聚苯醚(BPPO)的复合质子交换膜。通过BPPO的疏水特性、成膜过程中析出的BPPO颗粒和SPEEKBPPO傅克反应形成的交联网络,得到了可以有效阻止甲醇穿梭的质子交换膜。用该复合膜组装的直接甲醇燃料电池,在浓度高达20 M甲醇作为燃料情况下,仍然具有高能输出,性能优于商业化Nafion膜组装的电池。

该项研究成果是在国家自然科学青年基金项目­“结构自组装”过程用于构建单离子传导聚合物电解质隔膜多孔结构的机理及性能研究(NO. 21603197)的支持下完成的。论文第一作者为材料与化学学院2015级博士生刘旭坡,该工作是在程寒松教授和张运丰副教授共同指导下完成。刘旭坡同学20165月受到学校“研究生国际合作交流基金”项目的资助,在韩国首尔参加了“International Conference on Energy Materials and Applications”会议。

文章链接:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738817319713?via%3Dihub

      Liu X, Zhang Y, Chen Y, et al. A superhydrophobic bromomethylated poly(phenylene oxide) as a multifunctional polymer filler in SPEEK membrane towards neat methanol operation of direct methanol fuel cells[J]. Journal of Membrane Science, 2017, 544:58-67.