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新能源领域中氟材料的应用

2017-5-25 11:19:13      点击:
  氟材料在不仅在太阳能及锂电池得到广泛应用,在其他领域也占据着不可忽视的作用。燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转化成电能的电化学系统,其最大的特点是反应过程中不涉及到燃烧,不经过热机过程,能量转 换效率不受卡诺循环的限制,可高达60%~80%,实际使用效率则是普通内燃机的2~3倍。发电时不产生污染,发电单元模块化,可靠性高,组装和维修都很方便,工作时也没有噪音。所以,质子交换膜燃料电池电源是一种清洁、高效的绿色环保电源。膜电极是燃料电池的核心部件,也是决定燃料电池成本和性能的关键所在。


  目前,全氟磺酸质子交换膜是最适合PEMFC的膜材料。全氟磺酸质子交换膜树脂分子主链为碳原子和氟原子组成的线性结构,支链是带有磺酸或磺酰氟基团的全氟醚结构。主链提供了树脂分子的热稳定性、化学稳定性和制品的力学性能,侧链端基的功能基团提供了树脂分子和制品的离子交换能力,树脂制备时一般采用含有磺酰氟基团的全氟乙烯基醚单体和四氟乙烯共聚而成。目前实际示范和应用的质子膜燃料电池均采用全氟质子交换膜,但是膜的工作温度区间在25~80,无法满足高温PEMFC的要求,成为制约质子交换膜燃料电池发展的主要瓶颈之一。


  因此,制备出低成本、中高温(100~120)下可长期使用的全氟质子交换膜成燃料电池膜电极的技术发展趋势。目前国内的研发机构主要有上海交通大学、中科院大连化物所、山东东岳神舟新材料有限公司等单位,国际上主要有美国DuPont公司、3M公司和日本东丽公司等。


  风能的利用主要是以风力作为动力和发电两种形式。风力发电作为当前风能利用的主要形式,其发电部件对材料具有较高的技术要求,风力发电用叶片由于在恶劣的自然环境中,必须能够耐紫外线、风沙、酸雨等对叶片的侵蚀。因此叶片涂层的材料对叶片保护至关重要,要求涂层材料具有很强的附着性和耐候、耐磨性,氟改性聚氨酯涂料正是在适应如此苛刻的恶劣气候条件下,开始应用到风力发电叶片保护涂层上。


  在核能领域含氟材料的应用主要包括氟化石墨,氟化石墨主要用在润滑剂、防湿剂及防污剂上。氟化石墨作为一种新型功能材料,具有很低的表面自由能,并且其热稳定和化学稳定性好,主要用作固体润滑剂,保护剂和电极活性材料。氟化石墨是石墨的深加工产品,20世纪70年代形成生产能力,应用领域尚处开拓阶段。由于氟化石墨具有许多优异性能,因此在军事、航空、冶金、机电、化工等领域应用非常广泛。