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離子交換膜均相膜的電化學(xué)性能較為優(yōu)良,但常需其他纖維來(lái)增強(qiáng),力學(xué)性能較差。非均相膜的電化學(xué)性能比均相膜差,而力學(xué)性能較優(yōu),由于疏水性的高分子成膜材料和親水性的離子交換樹(shù)脂之間粘結(jié)力弱,常存在縫隙而影響離子選擇透過(guò)性。離子交換膜的膜電阻和選擇透過(guò)性是膜的電化學(xué)性能的重要指標(biāo)。水在膜中的滲透率就是離子在透過(guò)膜時(shí)帶過(guò)去的水量。實(shí)用上水滲透率是膜的一個(gè)性能,其值愈大,在電滲析時(shí)水損失愈大,通常疏水性高分子材料膜中水滲透率遠(yuǎn)低于親水性高分子材料膜。電化學(xué)是研究?jī)深悓?dǎo)體形成的帶電界面現(xiàn)象及其上所發(fā)生的變化的科學(xué)。有誰(shuí)知道康明斯用多少Fumatech膜
常壓下PEMFC的工作溫度不能高于80℃,在0。4~0。5MPa壓力下不能超過(guò)102℃。工作溫度對(duì)燃料電池性能的影響,電壓-電流密度曲線線性區(qū)斜率隨著溫度的升高而降低,這說(shuō)明電池內(nèi)阻減小,此時(shí)在相同的電流密度下,工作電壓升高,燃料電池的功率增大,效率也有所提高。這主要是因?yàn)樵谙薅囟确秶鷥?nèi),工作溫度高,會(huì)加快反應(yīng)氣體向催化劑層擴(kuò)散,質(zhì)子從陽(yáng)極向陰極的運(yùn)動(dòng)也會(huì)加快,這些都積極地促進(jìn)了電池性能的提高。反應(yīng)氣體中的雜質(zhì)也是影響質(zhì)子交換膜燃料電池性能的重要因素,燃料氣體中的雜質(zhì)主要有CO、C02、N2等。誰(shuí)知道Giner如何看待Fumatech膜影響質(zhì)子交換膜工作性能的因素:電堆的技術(shù)狀況。
質(zhì)子交換膜燃料電池的基本結(jié)構(gòu)主要由質(zhì)子交換膜、催化劑層、擴(kuò)散層、集流板(又稱雙極板)組成。聚合物電解質(zhì)膜被碳基催化劑所覆蓋,催化劑直接與擴(kuò)散層和電解質(zhì)兩者接觸以求達(dá)到較大的相互作用面。催化劑構(gòu)成電極,在其之上直接為擴(kuò)散層。電解質(zhì)、催化劑層和氣體擴(kuò)散層的組合被稱為膜片-電極組件。質(zhì)子交換膜(PEM)是質(zhì)子交換膜燃料電池的主要部件,是一種厚度只為50~180um的薄膜片,其微觀結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。它為質(zhì)子傳遞提供通道,同時(shí)作為隔膜將陽(yáng)極的燃料與陰極的氧化劑隔開(kāi),其性能好壞直接影響電池的性能和壽命。
膜的離子遷移數(shù)解釋:一是膜電位法,將膜在兩種不同濃度的同類電解質(zhì)中測(cè)定其膜電位,再由膜電位計(jì)算遷移數(shù)。另一種方法是,在外加直流電場(chǎng)下,在電滲析槽中直接測(cè)定膜的遷移數(shù)。一般要求,實(shí)用的離子交換膜透過(guò)度大于85%,反離子遷移數(shù)大于0。9,并希望在高濃度電解質(zhì)中仍有良好的選擇透過(guò)性。機(jī)械強(qiáng)度膜的機(jī)械強(qiáng)度包括膜的爆破強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度以及抗彎強(qiáng)度和柔韌性能。爆破強(qiáng)度是指膜受到垂直方向的壓力時(shí),所能承受的較高壓力,采用水壓爆破法測(cè)定,以單位面積上所受壓力表示(MPa),是表明膜的機(jī)械強(qiáng)度的重要指標(biāo)。從理論上來(lái)講,只要連續(xù)供給燃料,燃料電池便能連續(xù)發(fā)電。
離子交換膜的性能:選擇透過(guò)性反映膜對(duì)不同離子的選擇透過(guò)能力,用離子遷移數(shù)(t)和膜的透過(guò)度(p)來(lái)表示。膜內(nèi)離子遷移數(shù)即某一種離子在膜內(nèi)的遷移量與全部離子在膜內(nèi)的遷移量的比值?;蛘咭部捎秒x子遷移所帶電量之比來(lái)表示。對(duì)于理想的離子交換膜,反離子的遷移數(shù)為1,同名離子的遷移數(shù)為0.實(shí)際上由于各種因素的影響,反離子在膜內(nèi)的實(shí)際遷移可能達(dá)到1。有兩種方法可以得到膜的離子遷移數(shù),一是膜電位法,將膜在兩種不同濃度的同類電解質(zhì)中測(cè)定其膜電位,再由膜電位計(jì)算遷移數(shù)。另一種方法是,在外加直流電場(chǎng)下,在電滲析槽中直接測(cè)定膜的遷移數(shù)。一般要求,實(shí)用的離子交換膜透過(guò)度大于85%,反離子遷移數(shù)大于0.9,并希望在高濃度電解質(zhì)中仍有良好的選擇透過(guò)性。雙極膜的特點(diǎn)是在直流電場(chǎng)的作用下,陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的H2O解離并分別通過(guò)陰膜和陽(yáng)膜,作為離子源??煞裰?18研究所用哪一款Fumatech膜
燃料電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的發(fā)電機(jī)。有誰(shuí)知道康明斯用多少Fumatech膜
基膜兩側(cè)分別引入陰、陽(yáng)離子交換基團(tuán)法的基本過(guò)程是在聚合物基膜兩側(cè)分別用化學(xué)反應(yīng)方法引入陰、陽(yáng)離子交換基團(tuán)而制得雙極膜。比如,將聚乙烯膜浸吸苯乙烯、二乙烯苯及過(guò)氧化苯甲酰的混合溶液制得基膜,通過(guò)覆蓋保護(hù)的方法,一側(cè)氯磺化、水解得陽(yáng)膜層,另一側(cè)氯甲基化、胺化得陰膜層。該法很關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)是要控制好陰、陽(yáng)膜層的厚度并且使兩者的界面平行于膜表面且兩者不相互滲透。所以基膜必須均質(zhì)平整,同時(shí)對(duì)磺化時(shí)間和氯甲基化時(shí)間加以控制。這種方法制得的雙極膜,即使工作相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間后,也不會(huì)在兩膜層出現(xiàn)氣泡或液泡,兩膜層不會(huì)分離,離子交換基團(tuán)基本不會(huì)損失。一膜層在另一膜層上電沉積成型法的基本過(guò)程是將離子交換膜組裝在電解槽中,電解液里懸浮電性相反的離子交換樹(shù)脂粉末,通直流電使樹(shù)脂粒子沉積在膜的表面形成雙極膜。有誰(shuí)知道康明斯用多少Fumatech膜
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