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如何理解耐180度高温膜的机械损伤机理?

发表时间: 2021-09-22 14:18:43

作者: 鹤山市积乐实业有限公司

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耐180度高温膜的衰减机理复杂,包括蠕变、应力、咪唑环的开环降解、氧化自由基的侵蚀、离子迁移等。主要衰减模式包括机械损伤、热降解、化学降解、迁移、蒸发和磷酸损失等。

耐180度高温膜的衰减机理复杂,包括蠕变、应力、咪唑环的开环降解、氧化自由基的侵蚀、离子迁移等。主要衰减模式包括机械损伤、热降解、化学降解、迁移、蒸发和磷酸损失等。

顾名思义,耐180度高温膜的机械损伤主要是由机械力引起的。它主要包括在堆栈组装和堆栈操作期间生成的。堆叠组装时,主要包括:①膜电极热压;②堆叠组装过程中的误操作;③堆叠组装期间组装压力过大。堆栈的操作主要包括:①耐180度高温膜在双极板压力下长期蠕变;②由于膜中膦酸浓度和分布的变化而引起的膜的膨胀或收缩;③反应区和未反应区的膨胀应力不同;④阳极和阴极之间的压差过高可能导致膜穿孔。

堆叠操作期间耐180度高温膜的蠕变导致薄膜变薄或微裂纹。如果发生在机械应力不均匀的区域(如通道接口或密封边缘),则更容易产生穿孔和剪切撕裂。用于堆栈的操作②, 这主要是因为磷酸的浓度和分布随烟囱的工作条件而变化,如电流密度、温度和湿度等,而工作条件的变化必然导致膜的膨胀或收缩,从而引起应力的变化。

石墨烯是一种由碳原子构成的六角形蜂窝晶格的二维碳纳米材料。它具有优异的光学、电学和机械性能。它在材料科学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等领域有着重要的应用。它被称为未来的革命性材料。

对于耐180度高温膜而言,质子电导率是耐180度高温膜的重要指标之一。膜中质子含量越高,质子传导率越高。石墨烯优异的导电性有可能应用于耐180度高温膜。

研究表明,氧化石墨烯具有改善耐180度高温膜质子传导的能力。该膜主要由Nafion膜、膦酸和氧化石墨烯(go)合成。主要步骤是修饰氧化石墨烯(go),然后接枝膦酸基团。石墨烯改性的目的是提高杂化膜的吸水率,在膜中形成连续的质子传输路径;接枝膦酸基的目的是在膦酸基和水分子之间形成氢键网络,并增加质子跳跃位点。

耐180度高温膜还具有储水膜的特点。在高温下,胺基与Nafion膜上的磺酸基之间形成一个酸碱对,可以保持质子转运位点基本不变,大大降低因温度升高引起的膜含水量下降,并保持较高的质子电导率(110℃时277ms/cm,rh100%)。


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