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<高保水性的高分子高吸水性樹脂>
  

  作為質子交換膜燃料電池(高分子高吸水性樹脂)的一個重要應用場景,開發滿足無人機用的低溫質子交換膜燃料電池(Low Temperature-高分子高吸水性樹脂)正受到越來越多的關注。無人機所采用的高分子高吸水性樹脂操作條件比較特殊,作為原料的氫氣、空氣均為無加濕的干氣。針對這一特殊操作條件,需開發相應的具有保水能力的質子交換膜。為此,我們首先合成了一種具有高保水性的高分子高吸水性樹脂< 高分子高吸水性樹脂,將其加入Nafion溶液中混合均勻,利用溶液澆鑄法制膜,探索并優化了高分子高吸水性樹脂的加入量;隨后,我們對保水復合膜進行了T-IR,  SEM、質子傳導率、保水性、溶脹率、拉伸強度、熱失重性能等表征,并進行電池輸出性能測試;最終結果表明:Nafion系質子交換在原料為干空氣、干氫氣的條件卜,最適宜的操作溫度區問為5055℃。當高分子高吸水性樹脂加入量為1.0 wt%時,Nafion基復合膜< NFPAM 1)具有更優的電池性能。當電池溫度55 0C、干燥氫氣、空氣流量分別為O.1L"miri‘和0.55 L " mir時,采用NFPAMI復合膜的高分子高吸水性樹脂最高功率密度為691 mW " cm Z。質子交換膜燃料電池(高分子高吸水性樹脂)是一種可將燃料和氧化劑的化學能直接轉變為電能的高效發電裝置。由于其高效、環境友好、比功率高等優點,圍繞著高分子高吸水性樹脂技術的應用研究越來越廣泛質子交換膜作為高分子高吸水性樹脂內傳導質子的載體,它最重要的功能是需保障膜內存在充足的水化區,保證水合質子在其中可以高效地傳輸。但是燃料電池中的水不能過多也不能過少,水過多會出現電極內水淹導致催化層氣體傳質受阻;水過少會造成質子膜的質子傳導阻力變大、歐姆極化增加,而且質子交換膜長期在失水狀態下工作,不僅會導致電池性能偏低,而且會加速質子交換膜的物理衰減破壞。
    目前針對小型移動應用市場如無人機等使用的高分子高吸水性樹脂,普遍采用“空冷型”結構設計,并采用氫氣/空氣、低增濕或無增濕條件操作。一方面,采取空氣作冷卻介質,雖能夠簡化電堆與系統設計,但電堆內部的水熱管理效果并不理想;另一方面,通過加大陰極空氣流量能夠保證帶走更多的熱量,但同時質子交換膜也極易被“吹干”而以Nafion基為主流的質子交換膜,其保水能力和溶脹性能不夠理想,這使得基于此類 Nafion改性膜的高分子高吸水性樹脂很難保持較優異的水含量狀態。因此,保證高分子高吸水性樹脂處于一個較合適的工作溫度,并設計具有較高保水能力的質子交換膜,對于無人機等小型移動應用市場的高分子高吸水性樹脂技術的發展至關重要。www.elanaloans.com

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