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程寒松教授团队研究燃料电池复合质子交换膜获新进展

时间:2018-01-17 08:09:24来源:中国氢能源网(翻译)

  据中国地质大学研究生院网2018年1月11日讯 日前,我校材料与化学学院可持续能源实验室“千人计划”程寒松教授团队在“燃料电池质子交换膜”方向研究中取得进展,相关成果发表在国际著名期刊《Journal of Membrane Science》(T1)上。

  燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的装置,具有室温快速启动、比能量和比功率高、水易排出和环境友好等优点备受人们关注。质子交换膜(PEM)是燃料电池的核心部件,起到隔绝燃料和提供质子传递通道的作用,PEM的性能优劣直接影响燃料电池的性能和使用寿命。目前最常用的PEM为Dupont公司的Nafion系列,但Nafion的全氟骨架制备过程复杂,成本高,并会对环境造成污染,Nafion膜在高温下存在燃料渗透严重和质子导电性下降等缺点,所以开发性能优良的新型聚合物质子交换膜替代Nafion是当前研究的热点。

程寒松教授团队研究燃料电池复合质子交换膜获新进展

  该团队制备了一种新型的基于磺化聚醚醚酮(SPEEK)和溴化聚苯醚(BPPO)的复合质子交换膜。通过BPPO的疏水特性、成膜过程中析出的BPPO颗粒和SPEEK与BPPO傅克反应形成的交联网络,得到了可以有效阻止甲醇穿梭的质子交换膜。用该复合膜组装的直接甲醇燃料电池,在浓度高达20 M甲醇作为燃料情况下,仍然具有高能输出,性能优于商业化Nafion膜组装的电池。
该项研究成果是在国家自然科学青年基金项目­“结构自组装”过程用于构建单离子传导聚合物电解质隔膜多孔结构的机理及性能研究(NO. 21603197)的支持下完成的。论文第一作者为材料与化学学院2015级博士生刘旭坡,该工作是在程寒松教授和张运丰副教授共同指导下完成。刘旭坡同学2016年5月受到学校“研究生国际合作交流基金”项目的资助,在韩国首尔参加了“International Conference on Energy Materials and Applications”会议。
程寒松教授
   1982年毕业于武汉大学化学系,同年考入吉林大学理论化学研究所研究生,师从我国著名量子化学权威唐敖庆教授,1986年获硕士学位。随后赴美国普林斯顿大学留学,1992年获博士学位。毕业后即在美国Air Products & Chemicals(气体与化学品公司)工作,任高级研究员职位。2004年起担任美国能源部氢吸附材料研究中心高级研究员、管理委员会委员,同年被聘为中国地质大学(武汉)特聘教授,任中国地质大学(武汉)理论化学与计算材料科学研究所所长。2009年入选中组部第二批“千人计划”学者,现任中国地质大学(武汉)可持续能源实验室主任,中国科学院生物能源与过程研究所太阳能与储能技术重点实验室学术委员会副主任,中国地质大学学术委员会委员,“千人计划”联谊会能源与资源专业委员会委员,《硅酸盐学报》杂志编委会编委,湖北省欧美同学会常务理事,湖北省高级专家协会会员,武汉大学、南京大学兼职教授。在国内外知名学术刊物中公开发表学术论文达140余篇,在国际顶尖学术刊物中发表论文10余篇,并申请美国专利30余项,部分专利已为德国宝马汽车公司、美国联合技术公司、美国西北太平洋国家实验、美国气体与化学品公司等进行商业化开发。由于在储氢材料研发方面的出色工作,程寒松教授获美国能源部2010年特殊贡献奖。

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