電堆運行時,質子交換膜需要保持一定的濕度,反應生成的水需要排除。不同形態(tài)的水的遷移、傳輸、生成、凝結對電堆的穩(wěn)定運行都有很大影響,這就產生了發(fā)電系統(tǒng)的水、熱管理問題。通常情況下,電堆均需使用復雜的純水增濕輔助系統(tǒng)用于增濕質子交換膜,以免電極“干死”(質子交換膜傳導質子能力下降,甚至損壞);同時又必須及時將生成的水排出,以防電極“淹死”。由于發(fā)電機的運行溫度一般在80℃左右,此時發(fā)電機的運行效能較好,因此反應氣體進入電堆前需要預加熱,這一過程通常與氣體的加濕過程同時進行;電堆發(fā)電時產生的熱量將使電堆溫度升高,必須采取適當?shù)睦鋮s措施,可以保持發(fā)電機電堆工作溫度穩(wěn)定。這些通常用熱交換器與純水增濕裝置進行調節(jié),并用計算機進行協(xié)調控制。質子交換膜可以實現(xiàn)系統(tǒng)更加簡化、功率更大的小型燃料電池組。哪里可以查到上海應用所如何看待Fumatech膜
提高膜的含水量,可使膜的導電能力增加,但由于膜的溶脹會合螈選擇性下降,一般膜的含水量約為20%-40%左右。導電性(膜電阻)一般用電導率或電阻率表示,也常用膜面電阻即單位膜面積的電阻表示。對電阻的表示因用途而異。一般講,在不影響其他性能的情況下電阻越小越好,以降低電能消耗。膜電阻與膜結構和膜厚度有關,此外還與外界溶液及溫度有關。選擇透過性反映膜對不同離子的選擇透過能力,用離子遷移數(shù)(t)和膜的透過度(p)來表示。膜內離子遷移數(shù)即某一種離子在膜內的遷移量與全部離子在膜內的遷移量的比值。或者也可用離子遷移所帶電量之比來表示。對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。實際上由于各種因素的影響,反離子在膜內的實際遷移可能達到1??煞裰乐须娯S業(yè)用多少Fumatech膜質子交換膜的性能直接決定了氯堿的質量與成本。
離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液的的離子具有選擇透過功能的膜,通常由高分子材料制成。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。離子交換膜同離子交換樹脂類似,都在高分子骨架上連接活性離子基團。按膜的宏觀結構可把離子交換膜分為三大類,非均相離子交換膜由粉末狀的離子交換樹脂加黏合劑混煉、拉片、加網熱壓而成。樹脂分散在黏合劑中,因而其化學結構是不均勻的。均相離子交換膜均相離子交換膜系將活性基團引入一惰性支持物中制成。它沒有異相結構,本身是均勻的。其化學結構均勻,孔隙小,膜電阻小,不易滲漏,電化學性能優(yōu)良,在生產中應用普遍。但制作復雜,機械強度較低。半均相離子交換膜也是將活性基團引入高分子支持物制成的。但兩者不形成化學結合,其性能介于均相離子交換膜和非均相離子交換膜之間。
質子交換膜在實際應用中,要求質子交換膜具有高的質子傳導率和良好的化學與機械穩(wěn)定性。全氟磺酸樹脂(PFSA)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、優(yōu)異的質子導電性能、高的水傳輸性能等優(yōu)勢,為燃料電池膜在復雜工況下的長使用壽命提供了保障;增強材料為增強膜帶來優(yōu)異的力學性能;全氟磺酸樹脂支鏈上的親水性磺酸基團可形成離子通道,使燃料電池質子膜具有優(yōu)良的質子傳導特性。全氟質子膜根據是否增強可分為均質膜和復合增強膜。均質膜與復合膜也是實際常用的區(qū)分膜材料的辦法。質子交換膜工作溫度較高會使其含水量急劇降低。
抗拉強度是指離子膜受到平等方向的拉力時,所能賓較高拉力,以單位面積上所受接力表示(MPa)。膜的機械強度主要決定地的化學結構、增強材料等。增強的交聯(lián)度可提高膜的機械強度,而增設交換容量和含水量會使強度下降。一般使用膜的尖大于0。3MPa。膨脹性能(尺寸穩(wěn)定性)膜有膨脹和收縮應盡量小而且均勻。否則既會帶來組裝的,而且還將造成壓頭損失增大、漏水、漏電和電流率下降等不良現(xiàn)象?;瘜W性能指膜的耐酸堿、耐溶劑、耐氧化、耐輻照、耐溫、耐有機污染等性能。質子交換膜燃料電池工作溫度低、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便;有誰知道寶雞長信使用Fumatech膜
質子交換膜的性能和壽命直接決定電池的性能和壽命。哪里可以查到上海應用所如何看待Fumatech膜
復合膜是由均質膜改性而來的,它利用均質膜的樹脂與有機或無機物復合使其比均質膜在某些功能方面得到強化。典型的包括:提高機械性能的復合膜。這種復合膜以多孔薄膜(如多孔PT?FE)或纖維為增強骨架浸漬全氟磺酸樹脂制成復合增強膜,在保證質子傳導的同時,解決了薄膜的強度問題,同時尺寸穩(wěn)定性也有大幅度的提高。提高化學穩(wěn)定性的復合膜。為了防止由于電化學反應過程中自由基引起的化學衰減,加入自由基淬滅劑是有效的解決辦法,可以在線分解與消除反應過程中自由基,提高膜的壽命。哪里可以查到上海應用所如何看待Fumatech膜
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