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新能源領域中氟材料的應用

2017/5/25 11:19:13??????點擊:
  氟材料在不僅在太陽能及鋰電池得到廣泛應用,在其他領域也占據著不可忽視的作用。燃料電池是一種將氫和氧的化學能通過電極反應直接轉化成電能的電化學系統,其最大的特點是反應過程中不涉及到燃燒,不經過熱機過程,能量轉 換效率不受卡諾循環的限制,可高達60%~80%,實際使用效率則是普通內燃機的2~3倍。發電時不產生污染,發電單元模塊化,可靠性高,組裝和維修都很方便,工作時也沒有噪音。所以,質子交換膜燃料電池電源是一種清潔、高效的綠色環保電源。膜電極是燃料電池的核心部件,也是決定燃料電池成本和性能的關鍵所在。


  目前,全氟磺酸質子交換膜是適合PEMFC的膜材料。全氟磺酸質子交換膜樹脂分子主鏈為碳原子和氟原子組成的線性結構,支鏈是帶有磺酸或磺酰氟基團的全氟醚結構。主鏈提供了樹脂分子的熱穩定性、化學穩定性和制品的力學性能,側鏈端基的功能基團提供了樹脂分子和制品的離子交換能力,樹脂制備時一般采用含有磺酰氟基團的全氟乙烯基醚單體和四氟乙烯共聚而成。目前實際示范和應用的質子膜燃料電池均采用全氟質子交換膜,但是膜的工作溫度區間在25~80,無法滿足高溫PEMFC的要求,成為制約質子交換膜燃料電池發展的主要瓶頸之一。


  因此,制備出低成本、中高溫(100~120)下可長期使用的全氟質子交換膜成燃料電池膜電極的技術發展趨勢。目前國內的研發機構主要有上海交通大學、中科院大連化物所、山東東岳神舟新材料有限公司等單位,國際上主要有美國DuPont公司、3M公司和日本東麗公司等。


  風能的利用主要是以風力作為動力和發電兩種形式。風力發電作為當前風能利用的主要形式,其發電部件對材料具有較高的技術要求,風力發電用葉片由于在惡劣的自然環境中,必須能夠耐紫外線、風沙、酸雨等對葉片的侵蝕。因此葉片涂層的材料對葉片保護至關重要,要求涂層材料具有很強的附著性和耐候、耐磨性,氟改性聚氨酯涂料正是在適應如此苛刻的惡劣氣候條件下,開始應用到風力發電葉片保護涂層上。


  在核能領域含氟材料的應用主要包括氟化石墨,氟化石墨主要用在潤滑劑、防濕劑及防污劑上。氟化石墨作為一種新型功能材料,具有很低的表面自由能,并且其熱穩定和化學穩定性好,主要用作固體潤滑劑,保護劑和電極活性材料。氟化石墨是石墨的深加工產品,20世紀70年代形成生產能力,應用領域尚處開拓階段。由于氟化石墨具有許多優異性能,因此在軍事、航空、冶金、機電、化工等領域應用非常廣泛。


  
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