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为了降低燃料电池的制造成本,创新的等离子体聚合法制备质子交换膜成为当前最前沿的研究课题,当前研究热点在解决膜的质子传导率低和超薄容易引起电池短路这两大课题上,这也是本课题组用该方法在国内独家成功研制的电池中同样存在的问题。因此,为研究解决这些问题,本申请将开展以下主要研究内容:(1)等离子体聚合质子交换膜的结构与膜的质子传导性能的关联研究。研究等离子体多参量的变化与质子交换膜的结构及功能基含量的关系,获得影响膜结构及质子传导性能的关键因素及敏感参数。(2)选择聚合反应单体、控制参与聚合反应的关键粒子种类和粒子能量,在质子交换膜中引入有功能性基团形成的用于质子传导的连续通道(微观亲-疏水相分离结构)以及由于分子结构位阻效应产生的有利于质子传导的空隙结构,提高质子传导能力。(3)采用等离子体溅射技术制备超薄表面平整光滑的催化剂层。本项目研究的最终目的是致力于制备燃料电池的关键部件全部利用等离子体。 本项目完成了预计的研究任务,共发表SCI论文11篇,申请发明专利4项,已授权两项。取得的重要结果是等离子体聚合沉积的质子交换膜的所有参数超过Nafion117膜(参见封面文章Preparation of proton exchange membranes by a plasma polymerization method and its application in direct methanol fuel cells (DMFCs). Plasma Process. Polym. 7 (2010) DOI: 10.1002/ppap.200900137)。
为了降低燃料电池的制造成本,创新的等离子体聚合法制备质子交换膜成为当前最前沿的研究课题,当前研究热点在解决膜的质子传导率低和超薄容易引起电池短路这两大课题上,这也是本课题组用该方法在国内独家成功研制的电池中同样存在的问题。因此,为研究解决这些问题,本申请将开展以下研究内容:(1)等离子体聚合质子交换膜的结构与膜的质子传导性能的关联研究。研究等离子体多参量的变化与质子交换膜的结构及功能基含量的关系,获得影响膜结构及质子传导性能的关键因素及敏感参数。(2)选择聚合反应单体、控制参与聚合反应的关键粒子种类和粒子能量,在质子交换膜中引入有功能性基团形成的用于质子传导的连续通道(微观亲-疏水相分离结构)以及由于分子结构位阻效应产生的有利于质子传导的空隙结构,提高质子传导能力。(3)采用等离子体溅射技术制备超薄表面平整光滑的催化剂层。本项目研究的最终目的是致力于制备燃料电池的关键部件全部利用等离子体。
质子交换膜是让阴离子通过的还是阳离子通过这就是相当于电解水的一个逆反应。顾名思义:质子交换膜只能传导质子 因此质子可直接穿过质子交换膜到达阴极,而电子只能通过外电路才能到达阴极。 当电子通过外电路流向...
分别为:阳极(负极):阴极(正极): 由于质子交换膜只能传导质子,因此氢离子(即质子)可直接穿过质子交换膜到达阴极,而电子只能通过外电路才能到达阴极。当电子通过外电路流向阴极时就产生了直流电。以阳极为...
全氟磺酸离子交换膜( PSAIM)与全氟磺酸质子交换膜(PEM)的区别?
全氟磺酸离子交换膜和全氟磺酸质子交换膜应是一个东西吧;而全氟磺酸离子膜是指全氟磺酸树脂的一种膜形式吧,而交换膜是指全氟磺酸—羧酸复合膜吧。
低温等离子体法制备超亲水PE薄膜及其性能研究
以氩气/氧气混合气体(Ar/O2)为工作气体,通过常压低温等离子体技术对聚乙烯薄膜表面引发接枝丙烯酸改性,从而制备出一种超亲水聚乙烯薄膜,并用IR、AFM、接触角仪对其进行表征。结果表明:最佳工艺条件是85W、2min;两通装置优于单通;使用Ar/O2混合气体低温等离子体技术和丙烯酸接枝技术对聚乙烯薄膜进行改性效果优于使用单一Ar低温等离子体技术,前者接触角可降低至8.78±3°,并且可稳定在11.80±3°,具有良好的亲水性和耐久性。
涂布法制备质子交换膜燃料电池亲水电极
采用涂布法制备亲水电极 ,即将催化剂和质子导体Nafion制成糊状 ,均匀地涂在电极支撑体上 ,制备过程比常规电极制备过程和Wilson制备亲水电极的方法简便。并对电极进行了性能研究和寿命考察 ,同时还考察了加入聚四氟乙烯(PTFE)对电极性能和寿命的影响。这种方法制得的质子交换膜燃料电池 (PEMFC)电极 ,催化剂利用率高 ,初始活性很好 ,但稳定性不好 ,加入PTFE对电极性能影响不大 ,但稳定性有明显提高。
直流电弧等离子体法,是指由于电极间电弧产生高温,在反应气体等离子化的同时,易因电极熔化或蒸发而污染反应产物的方法。
如果温度不断升高,气体将会发生怎样的变化呢"para ye11c4" label-module="para">2100433B
在导电银胶各组份基本确定的情况下,通常采用两步法制备导电银胶。
第一步基体树脂制备:试验室用电子天平以一定比例称取一定量的环氧树脂放入研钵中,按比例加入K77、ZE4MzeN、朋560、DleY(事先已研磨并过200目筛),用研棒进行充分的研磨和混合,研磨时间一般在10分钟以上,直到形成均匀的混合体为止,便得到需要的树脂基体。
基体树脂所得的固化产物的性能完全能够满足商用导电银胶的要求,导电银胶中的银粉的填加量对导电银胶性能的影响将最终决定导电银胶能否商业化的最重要的因素。已有学者对导电银粉的填加量作过深入的研究,通常认为导电银粉的填加量低于70%其所得固化产物导电性能较差不能满足商业化的要求,但银粉的填加量超过80%则固化产物的剪切强度变差亦不能满足商业化的要求。基于以上考虑,本论文制备银粉含量为70%、75%及80%的三种导电银胶,对其性能进行全面考察,以最终确定适合作LED封装用的导电银胶的最佳银粉含量。
第二步导电银胶制备:取一定量的树脂基体加入部分已经混合好的片状银粉BAgF一20及粒状银粉sAg一ZA进行研磨,直到银粉全部与树脂基体混合均匀后再加入适量的银粉,最终银粉总量为胶总量的70%;再取一定量的树脂基体按前述方法制备银粉含量为75%的导电银胶;再取一定量的树脂基体按前述方法制备银粉含量为80%的导电银胶;银粉全部加完后再研磨30分钟以上,直到银粉和树脂基第2章导电银胶制备与性能测试体形成均匀的银白色膏状混合物。按下述方法对所制备的三种不同银粉含量的导电银胶进行性能测试。
半导体具有独特的导电性能。当环境温度升髙或有光照时,它们的导电能力 会显著增加,所以利用这些特性可以做成各种温敏元件(如热敏电阻)和各种光 敏元件(如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。更重要的是,如果在纯诤 的半导体中加入适量的微量杂质后,可使其导电能力增加至数十万倍以上。利用 这一特性,已经做成各种不同用途的半导体器件(如二极管、三极管、场效应管 和晶闸管等)。 温度、光照和适量掺入杂质这三种因素对半导体导电性能的强弱影响很大, 所以半导体的导电特性可以概括如下。 热敏性:当环境温度升髙时,导电能力显著增强。 光敏性:当受到光照时,导电能力明显变化。 掺杂性:当纯诤的半导体中摻入某些适量杂质,导电能力明显改变。 2. 本征半导体 制作半导体器件时用得最多的半导体材料是硅和锗,它们原子核的最外层都 有4个价电子。将硅或锗材料提纯(去掉杂质)并形成单晶体后,所有原子在空间 便基本上整齐排列。半导体一般都具有这种晶体结构,所以半导体也称为晶体。 本征半导体就是完全纯诤的、具有晶体结构的半导体。 (1)本征半导体的原子结构及共价键 在本征半导体中,相邻的两个原子的一对最外层电子成为共用电子,这样的 组合称为共价键结构,如图1-1所示。共价键内的两个电子是由相邻的原子各用一个价电子组成,称为束缚电子。这样每个原子核最外层等效有8个价电子,由于价电子不易挣脱原子核束缚而成为自由电子,因此本征半导体导电能力较差: (2)本征激发现象 在热力学温度oK(-273°C)时,本征半导体中的每个价电子都被束缚在共 价键中,不存在自由运动的电子,本征半导体相当于绝缘体。当温度升高或受到 光的照射时,价电子能量増高,有的价电子可以挣脱原子核的束缚而参与导电, 成为自由电子。与此同时,在该共价键上留下了一个空位,这个空位称为空穴。 这种现象称为本征激发(也称热激发)。因热激发而出现的自由电子和空穴是同 时成对出现的,称为电子一空穴对,如图1-2所示。温度越高,产生的电子一空 穴对数目就越多,这就使得游离的部分自由电子也可能回到空穴中去,称为复 合。
在一定温度下本征激发和复合会达到动态平衡,此时自由电子和空六的浓度 一定,且自由电子数和空六数相等。
(3)半导体的导电原理 当半导体两端加上外施电压后,半导体中有两类作相反运动的导电粒子形成 的电流:一类是自由电子作定向运动形成的电子电流,另一类是被原子核束缚的 价电子填补空穴而形成的空六电流。因此,在半导体中有自由电子和空六两种承 载电流的粒子(即载流子),这是半导体导电方式的最大特点,也是半导体与金 属导体在导电机理上的本质差别。 空穴导电的实质是相邻原子中的价电子(共价键中的束缚电子)依次填补空 穴而形成电流。由于电子带负电,而电子的运动与空六的运动方向相反,因此认 为空穴带正电。温度越高,产生的电子一空穴对数量就越多,导电能力增强,所以溫度对半 导体器件有很大影响。
3.杂质半导体 掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体是半导体器件的基本材 料。根据掺入杂质的性质不同,杂质半导体分为两类:电子型(N型)半导体和 空穴型(P型)半导体。
(1) P型半导体 在本征半导体中掺入微量的三价元素(如硼)就形成P型半导体,结构示意如图1-3所示。可见每掺入一个三价原子,就能提供一个空穴,所以在P型半导体中,空穴 浓度远大于自由电子浓度,空穴为多数载流子,自由电子是少数载流子。此时, 杂质半导体仍然呈现电中性。
(2) N型半导体 在本征半导体中掺入微量的五价元素(如磷)就形成N型半导体,结构示意图如图1-4所示。 可见每掺入一个五价原子,就能提供一个自由电子,所以在N型半导体中, 自由电子浓度远大于空穴浓度,自由电子为多数载流子,空穴是少数载流子。此 时,杂质半导体仍然呈现电中性。
注意:杂质半导体中的多数载流子的浓度主要取决于掺杂浓度;而少数载流子是因本征激发产生,因而其浓度与掺杂无关,只与温度等激发因素有关。
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