氟材料在氢能产业中的应用

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作者 王振华 王丽 +2 位作者 李志勇 李永哲 焦恒 《有机氟工业》 CAS 2022年第4期30-34,57,共6页

积极布局和发展氢能产业是优化能源消费结构、保障国家能源安全的重要途径,也是应对气候变化,实现碳达峰、碳中和目标的重要途径。氟材料拥有许多优异的特性,在氢能产业中作为关键材料发挥着重要作用。综述了全氟磺酸树脂、聚四氟乙烯... 积极布局和发展氢能产业是优化能源消费结构、保障国家能源安全的重要途径,也是应对气候变化,实现碳达峰、碳中和目标的重要途径。氟材料拥有许多优异的特性,在氢能产业中作为关键材料发挥着重要作用。综述了全氟磺酸树脂、聚四氟乙烯、氟橡胶和环状氟化合物等氟材料在电解水制氢、储/运氢、质子交换膜燃料电池等氢能产业中的应用。 展开更多

关键词 氟材料 氢能 制氢 燃料电池

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功能性全氟膦酸酯乙烯基醚的合成

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作者 宋莹莹 葛玮 +5 位作者 史翔 魏刚 李冰 李长坤 董常明 姜学松 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期512-520,共9页

报道了功能性全氟膦酸酯乙烯基醚的合成方法。全氟乙烯基醚磺酰氟经硼氢化钠还原和浓硫酸酸化转化为全氟乙烯基醚亚磺酸,脱亚磺酸和碘化后得到全氟乙烯基醚碘代烷,收率约58%。基于金属试剂-卤化物的交换反应,以全氟乙烯基醚碘代烷和卤(... 报道了功能性全氟膦酸酯乙烯基醚的合成方法。全氟乙烯基醚磺酰氟经硼氢化钠还原和浓硫酸酸化转化为全氟乙烯基醚亚磺酸,脱亚磺酸和碘化后得到全氟乙烯基醚碘代烷,收率约58%。基于金属试剂-卤化物的交换反应,以全氟乙烯基醚碘代烷和卤(氯/溴)代膦酸酯为反应物,在正丁基锂或格式试剂存在下进行低温反应;或基于Michaelis-Becker反应,在二(三甲基硅基)氨基钠或锂等化学计量下与亚磷酸二乙酯进行反应,均可以成功获得目标单体全氟膦酸酯乙烯基醚,2种路线的分离收率分别为34%和25%。该方法避免使用毒性大的氯气或液溴保护不饱和双键,极大简化了合成步骤,为功能性全氟乙烯基醚类单体和全氟膦酸酯乙烯醚的合成提供了新途径。 展开更多

关键词 全氟乙烯基醚碘代烷 Michaelis-Becker反应 全氟膦酸酯乙烯基醚

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温湿度对燃料电池质子膜气体透过率的影响

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作者 王军 吴爽 +7 位作者 李文浩 任俊 于萌 赵淑会 王晓璇 赵燕 肖经纬 宋龙波 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期135-140,共6页

燃料电池质子膜的气体渗透不仅会降低燃料电池的燃料利用率,还会直接影响燃料电池的性能和使用寿命,因此气体透过率成为评价膜性能的重要指标。为模拟电池膜运行条件下的氢气渗透状况,提高电池膜气体渗透检测效率,采用压差法-气相色谱... 燃料电池质子膜的气体渗透不仅会降低燃料电池的燃料利用率,还会直接影响燃料电池的性能和使用寿命,因此气体透过率成为评价膜性能的重要指标。为模拟电池膜运行条件下的氢气渗透状况,提高电池膜气体渗透检测效率,采用压差法-气相色谱仪联用技术以及电磁加热-水蒸气增湿手段对不同型号的燃料电池质子膜进行氢气透过率测试,研究了不同温度、湿度条件对燃料电池质子膜氢气透过率的影响。同时,气相色谱选用耐水解型色谱柱,同步实现了不同温、湿度条件下水蒸气透过率的检测。结果表明,温度对燃料电池质子膜氢气透过率有显著影响。不同型号燃料电池膜的氢气透过率均随温度的上升呈指数型增长。在较低温度下,相对湿度与氢气透过率呈线性依赖。高温条件下氢气透过率随湿度升高而增长的趋势变缓。在不同温湿度条件下,水蒸气的渗透与氢气渗透的变化规律相似,随温度和湿度升高而增长。通过多种技术串联,建立相对完善的燃料电池膜氢气渗透检测体系,实现不同气体的同步检测,弥补国标测试方法的不足。 展开更多

关键词 质子交换膜 氢气渗透 水蒸气渗透 温度 相对湿度

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全氟乙烯基醚类单体的自由基共聚合、基于“SuFEx”点击反应的后修饰及其性能

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作者 葛玮 宋莹莹 +1 位作者 魏刚 董常明 《功能高分子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期205-214,共10页

首先在常压和非氟溶剂中通过自由基热引发共聚合制备了6种全氟乙烯基醚类单体与非氟乙烯基醚类单体的共聚物,然后经“SuFEx”点击反应进行功能化修饰制得聚合物分子刷,进一步通过透析法构筑高含氟量的聚合物纳米粒子。利用傅里叶变换红... 首先在常压和非氟溶剂中通过自由基热引发共聚合制备了6种全氟乙烯基醚类单体与非氟乙烯基醚类单体的共聚物,然后经“SuFEx”点击反应进行功能化修饰制得聚合物分子刷,进一步通过透析法构筑高含氟量的聚合物纳米粒子。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氟谱(^(19)F-NMR)、核磁共振氢谱(^(1)H-NMR)差示扫描量热分析(DSC)和凝胶渗透色谱(GPC)等详细表征了含氟聚合物的结构、接枝率及物化性能,证明全氟乙烯基醚类单体与非氟乙烯基醚类单体共聚合得到交替共聚物,与乙酸乙烯酯单体共聚合得到无规共聚物。同时“SuFEx”点击反应可以实现磺酰氟(―SO_(2)F)共聚物侧链的高效接枝。紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)分析表明,两亲性氟化共聚物自组装形成了流体力学粒径120 nm左右的球形胶束状聚集体,且具有较低的临界聚集浓度。 展开更多

关键词 全氟乙烯基醚 氟化共聚物 SuFEx点击反应 氟化聚合物刷 纳米粒子

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温度—应力耦合下质子交换膜拉伸蠕变行为及本构描述

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作者 季辉 魏刚 +6 位作者 李永哲 张尊彪 吴爽 高秀秀 王丽 王振华 张永明 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期144-149,共6页

质子交换膜作为质子交换膜电池核心部件,其蠕变性能对质子交换膜电池的结构设计至关重要。通过研究质子交换膜在不同温度、应力下的拉伸蠕变性能,探究应力、温度对质子交换膜短期蠕变行为的耦合影响规律。分别采用Burgers模型和Findley... 质子交换膜作为质子交换膜电池核心部件,其蠕变性能对质子交换膜电池的结构设计至关重要。通过研究质子交换膜在不同温度、应力下的拉伸蠕变性能,探究应力、温度对质子交换膜短期蠕变行为的耦合影响规律。分别采用Burgers模型和Findley幂律模型对质子交换膜短期蠕变行为进行拟合,分析了Burgers模型和Findley幂律模型的相关系数及变化规律。结果表明,在不同的温度、应力水平下,质子交换膜蠕变曲线均包含瞬态蠕变阶段和稳态蠕变阶段,瞬间弹性形变、延迟弹性形变和黏性流动形变均表现出对温度、应力的依赖性;Burgers模型和Findley幂律模型都能很好地模拟质子交换膜的蠕变性能。最后,通过稳态蠕变速率与温度、应力水平的量化关系获得了应力指数和蠕变激活能,分析了质子交换膜的蠕变行为与机理。 展开更多

关键词 质子交换膜 蠕变行为 变形机制

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氢能的应用现状及展望 被引量：5

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作者 王振华 王丽 +1 位作者 邹业成 李永哲 《中国氯碱》 CAS 2021年第11期40-47,共8页

介绍了氢与氢能、氢能产业发展概况、氢能技术应用现状及发展特点,同时展望了未来氢能发展的愿景,并基于当前中国氢能产业发展的瓶颈难题提出了相关建议。

关键词 氢能 双碳目标 可再生能源 燃料电池

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含磷酸结构全氟磺酸质子交换膜研究进展

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作者 谢旭秋 王丽 +6 位作者 赵淑会 贾文静 李永哲 魏刚 张恒 刘训道 徐安厚 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期202-211,共10页

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有独特的能源转化和储存方式,因此引起了科学家广泛的研究兴趣.全氟磺酸质子交换膜(PFSA)是目前低温型PEMFCs(<100℃)中应用最为广泛的关键核心材料之一,在很大程度上决定着PEMFCs的性能优劣.提高工作... 质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有独特的能源转化和储存方式,因此引起了科学家广泛的研究兴趣.全氟磺酸质子交换膜(PFSA)是目前低温型PEMFCs(<100℃)中应用最为广泛的关键核心材料之一,在很大程度上决定着PEMFCs的性能优劣.提高工作温度可以赋予PEMFCs更高的转化效率、更快电极反应、更高的杂质耐受能力、更便捷的水热管理方式等,然而,质子交换膜(PEM)在高温下的传质性能衰减阻碍PEMFCs的高温应用.引入磷酸结构是目前改善PEM高温传质性能常用的策略.本文总结了近年来含磷酸结构全氟磺酸质子交换膜的研究进展,并讨论了引入磷酸结构后存在的问题,为后续的高温质子交换膜的研究工作提供指导作用. 展开更多

关键词 磷酸 质子交换膜 全氟磺酸 燃料电池

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异常热重曲线的原因分析及处理方法

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作者 周宁 张波 +1 位作者 刘康 郑建楠 《分析仪器》 CAS 2023年第3期80-83,共4页

对影响热重(TG)曲线的主要因素(外界、仪器、样品原因)进行了分析,认为在使用仪器前应该认真检查仪器的工作环境,工作性能等因素,并定期清理、校准,确保仪器处在最佳的工作状态,力求获得准确可靠的测试数据。

关键词 热重(TG)曲线 零位平衡 表观增重 表观失重

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质子交换膜测试方法国家标准解读

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作者 张尊彪 魏刚 +3 位作者 郭骞 李永哲 邹业成 王丽 《中国标准化》 2023年第3期160-165,共6页

本文重点介绍GB/T 20042.3-2022《质子交换膜燃料电池第3部分:质子交换膜测试方法》中质子交换膜的主要测试项目和测试方法,通过与原标准的比较,进一步解读该新版标准中测试方法的技术改进和变化内容,并为氢能产业标准化的实施提出建议。

关键词 质子交换膜 测试方法 标准

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燃料电池质子膜氢气透过率测定方法 被引量：2

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作者 张尊彪 王振华 +5 位作者 魏刚 高秀秀 张恒 李永哲 王丽 张永明 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期124-128,共5页

随着氢能经济时代的来临,燃料电池的商业化应用受到越来越多的关注.作为燃料电池内部的核心部件,质子膜的氢气透过率是影响膜电极性能的关键因素之一.通过对现有的氢气透过率测试方法从测试装置和测试条件方面进行改进,实现了氢气透过... 随着氢能经济时代的来临,燃料电池的商业化应用受到越来越多的关注.作为燃料电池内部的核心部件,质子膜的氢气透过率是影响膜电极性能的关键因素之一.通过对现有的氢气透过率测试方法从测试装置和测试条件方面进行改进,实现了氢气透过率测试的在线监测,不仅提高了现有检测结果的准确性,而且还提升了测试效率. 展开更多

关键词 氢气透过率 燃料电池 质子交换膜

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光化学反应在含氟有机化合物合成中的应用 被引量：1

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作者 李景通 宋昌平 +5 位作者 王振华 牟心茹 李宝明 郑魁星 崔永文 李永哲 《有机氟工业》 CAS 2021年第1期44-48,共5页

光化学反应在含氟化合物的反应及化合物氟元素的引入中起到了非常重要的作用。总结了光化学反应在含氟化合物合成中的应用,包括光催化氟烷基化、光氧化反应和光催化含氟有机聚合物合成等。

关键词 光催化 含氟有机化合物 氟烷基化 自由基

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Aspen Plus在三氟乙酸、氯化氢和水共沸精馏研究中的应用

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作者 宋昌平 李景通 +3 位作者 吴韦韦 王毅 崔永文 李永哲 《有机氟工业》 CAS 2021年第1期11-14,共4页

利用Aspen Plus软件对三氟乙酰氯水解生产三氟乙酸的工艺开展模拟。借助数据库数据绘制了HCl和H_(2)O、CF_(3)COOH和H_(2)O以及HCl和CF_(3)COOH的二元相图。根据相图差异,采用“粗分离-共沸精馏-解析精馏”工艺,获得高纯度三氟乙酸产品... 利用Aspen Plus软件对三氟乙酰氯水解生产三氟乙酸的工艺开展模拟。借助数据库数据绘制了HCl和H_(2)O、CF_(3)COOH和H_(2)O以及HCl和CF_(3)COOH的二元相图。根据相图差异,采用“粗分离-共沸精馏-解析精馏”工艺,获得高纯度三氟乙酸产品和达标氯化氢尾气。模拟结果与试验数据一致,通过计算对工艺进行优化,确定工艺参数以及明确工艺路线。 展开更多

关键词 Aspen Plus 三氟乙酸 三氟乙酰氯 共沸精馏 副产盐酸

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全氟磺酸树脂的流变性能和挤出过程中的流动不稳定性研究

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作者 丁薇薇 王丽 +6 位作者 李志勇 张波 焦恒 夏立超 付绍娟 刘海翔 牛靖翔 《山东化工》 CAS 2022年第16期17-20,共4页

为研究PFSA熔体的黏弹性和稳定流动区,通过旋转流变和毛细管流变仪分别研究了PFSA的动态流变性能和高速挤出过程的不稳定流动行为。结果表明:PFSA表现假塑性流体行为,复数黏度随着剪切速率的升高而下降,损耗因子(tanδ)随温度的升高而... 为研究PFSA熔体的黏弹性和稳定流动区,通过旋转流变和毛细管流变仪分别研究了PFSA的动态流变性能和高速挤出过程的不稳定流动行为。结果表明:PFSA表现假塑性流体行为,复数黏度随着剪切速率的升高而下降,损耗因子(tanδ)随温度的升高而增加。在高速挤出过程中PFSA熔体在测试的速率范围内呈现稳定区、鲨鱼皮区,黏滑区和严重熔体破裂四个流动阶段。温度升高出现熔体破裂的临界剪切速率升高,且熔体的交换容量越低,出现熔体破裂的临界剪切速率和临界剪切应力越低。 展开更多

关键词 全氟磺酸树脂 流变性能 交换容量 熔体破裂

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红外光谱法用于含氟复合膜的膜层厚度研究

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作者 滕培峰 杨淼坤 +2 位作者 刘康 王丽 张江山 《氯碱工业》 CAS 2022年第1期41-43,共3页

在含氟功能膜的研发、生产中,功能膜的厚度控制是最基本、最关键的技术之一。介绍了利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)快速测定含氟复合膜中膜层厚度的测试方法。该方法应用在实验室研发中,能够满足研发人员对膜层厚度进行精确定量控制的需... 在含氟功能膜的研发、生产中,功能膜的厚度控制是最基本、最关键的技术之一。介绍了利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)快速测定含氟复合膜中膜层厚度的测试方法。该方法应用在实验室研发中,能够满足研发人员对膜层厚度进行精确定量控制的需求。另外,该方法也可以应用于工业生产,满足生产品控人员对于产品质量及时,反馈的需求,保障产品质量的稳定性。分析传统分析方法的弊端。给出红外光谱法的分析谱图。 展开更多

关键词 红外光谱法 全氟磺酸树脂 全氟羧酸树脂 转矩流变仪

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