项目名称: 基于自增湿燃料电池的Nafion/细菌纤维素增强膜设计及制备的研究

项目编号: No.21206076

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 化学工程及工业化学

项目作者: 杨加志

作者单位: 南京理工大学

项目金额: 28万元

中文摘要: 针对质子交换膜燃料电池用质子交换膜,在满足质子导通性能的同时必须兼具抗化学衰减、高隔离性能、高力学性能、低成本等要求;项目拟采用无机纳米粒子负载的细菌纤维素纳米复合材料为增强基体、通过溶液浇注全氟磺酸质子交换膜 (Nafion膜)以获取增强的燃料电池用质子交换膜;利用细菌纤维素表面均匀植入的纳米粒子其分解羟基自由基、过氧自由基等功能,提高Nafion膜的抗化学退化能力;利用纳米粒子负载的细菌纤维素复合材料改善机械强度、降低膜厚及成本;探索纤维素纳米复合材料增强Nafion膜的制备工艺;考察增强膜的电池性能,尤其是低湿度运行条件下的膜自增湿和高质子导通性;重点探讨Nafion膜与细菌纤维素聚合物链之间相互作用,揭示亲水性基体增强质子交换膜成膜机制。本项目的研究成果不仅能够拓展细菌纤维素纳米纤维增强全氟磺酸质子交换膜的设计理念,更为亲水性纳米纤维增强质子交换膜的设计和应用提供方法和理论指导。

中文关键词: 细菌纤维素;燃料电池;质子交换膜;复合膜;氢能

英文摘要: For proton exchange membranes (PEM) used for proton exchange membrane fuel cell, they should possess not only high proton conductivity but good chemical stability, reactant separation, good mechanical strength and low-cost. The inorganic nanoparticle-supported bacterial cellulose (BC) membrane is proposed as reinforcing substrate for commonly used perfluocarbon proton membrane (Nafion membrane). Taking advantage of good scavenging properties of inorganic nanoparticles for both hydroxyl radicals and peroxide radicals, the reinforced Nafion membrane will harvest improved chemical resistance. The inorganic nanoparticle-supported BC substrate can endow the Nafion membrane with enhanced mechanical properties with reduced membrane thickness and cost. The processing will be explored for the preparation of reinforced Nafion membrane. The cell performance of as-prepared reinforced Nafion membrane fuel cells will be investigated, especially its self-humidifying performance and proton conductivity under low humid conditions. The main objective of this project is to explore the interactions between Nafion macromolecules and inorganic nanoparticle-supported BC substrate, with an aim to reveal the membrane-forming mechanism for hydrophilic substrate-reinforced PEMs. The implementation of this project can expand the design con

英文关键词: bacterial cellulose;fuel cell;proton exchange membrane;composite membrane;Hydrogen Energy

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