含萘基磺化聚芳醚风质子交换膜的合成
作为公认的继火电、水电、核电之后的第四代大规模发电方式，燃料电池成为了现如今能源研究的核心。其中，质子交换膜燃料电池因其具有高功率、低温启动、环境友好等一系列优点，成为军事、航空、电动汽车的首要电源。质子交换膜是PEMFC的重要组成部件，选择质子交换膜材料的优劣对质子交换膜燃料电池有着直接的影响。磺化聚芳醚类聚合物具有较好的化学稳定性及热性能，结构的多样化，以及相比较为低廉的价格，这些优点使之成为了研究的热点。论文网
1.2 燃料电池
燃料电池(Fuel Cell)是一种将储存于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置[2]。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。但是，它需要电极和电解质以及氧化还原反应才能发电。与其他能源相比，它具有环境污染小、运行噪音小的优点，是一直环保的绿色能源。
1.2.1 燃料电池的简介
1839年，英国的Grove发明了燃料电池，并用这种以铂黑为电极催化剂的简单的氢氧燃料电池点亮了伦敦讲演厅的照明灯。1889年Mood和Langer首先采用了燃料电池这一名称，并获得200mA/m2电流密度。Reid在1902年，Lno在1904年首次用KOH溶液作为燃料电池的电解质，为碱性燃料电池（AFC）发展的雏形。Bacon于1939年研制了电解质为27%的KOH 的碱性燃料电池，工作温度为100ºC，气体压力为 220bar 时，在 0.89 V获得的电流密度为13mA•cm-2。实用化进程真正起始于1940年[3]。2002年第一艘质子交换膜燃料电池潜艇在德国下水试航，并于2005年装备德国海军服役。燃料电池的历史已经有了相当长的一段时间，进入21 世纪以来，随着科技的进步，石油、煤炭等不可再生能源的日趋枯竭，以及环境污染问题的日益严重，燃料电池这种高效、清洁、环保的技术成为能源研究与开发的一个新的热点。
1.2.2 燃料电池的分类
燃料电池有多种分类方式，以下[4]：
(1) 按工作温度，可分为高温燃料电池、中温燃料电池、常温燃料电池、低温燃料电池；
(2) 按燃料种类，可分为直接式燃料电池、间接式燃料电池、再生式燃料电池；
(3) 按电解质种类，可分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池、质子交换膜燃料电池；
(4) 微生物燃料电池。
1.3 质子交换膜燃料电池
1.3.1 质子交换膜燃料电池简介
质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，英文简称PEMFC)是一种以氢气或甲醇为燃料，氧气为氧化剂的发电装置。20世纪60年代早期由美国通用电气公司的研究人员发明了PEMFC；60年代中期，通用电气公司为美国海军和美军信号部队研制了一种小型 PEMFC；20世纪70年代美国杜邦公司研制出了全氟磺酸膜；1968到1984年PEMFC的研究处于低谷；20世纪80年代中期由于电池材料和制备技术的发展，又掀起了PEMFC的研发热潮；1993 年 Ballard 公司研制出了以 PEMFC 为动力源的公共汽车；2001年Ballard公司建成了世界第一个燃料电池厂。目前，许多汽车公司相继开发出了燃料电池汽车，他们努力用PEMFC来代替原来使用的内燃机。进入21世纪以来，由于PFMFC在小型化方面的进展缓慢，且氢的制取和储运等方面都存在一定困难，而传统电池能量密度低，可持续供电时间短，不能满足各种便携式电子设备越来越高的用电需求。因此，更高能量密度的新型供电方式、更加省电的系统集成技术以及更加先进的电源管理模式，成为人们竞相研发的领域。直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)属于近年来新开发的质子交换膜燃料电池中的一种，虽然存在阳极催化效率低和甲醇渗透率高而引起的 DMFC 的效率和性能低的缺点，但其在便携电源领域里的可操作性前景，已经促使各大企业和科研单位将其作为重点研发方向。
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