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氟材料在不僅在太陽(yáng)能及鋰電池得到廣泛應(yīng)用，在其他領(lǐng)域也占據(jù)著不可忽視的作用。燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過(guò)電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)系統(tǒng),其最大的特點(diǎn)是反應(yīng)過(guò)程中不涉及到燃燒,不經(jīng)過(guò)熱機(jī)過(guò)程,能量轉(zhuǎn) 換效率不受卡諾循環(huán)的限制,可高達(dá)60%~80%,實(shí)際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的2~3倍。
氟材料在不僅在太陽(yáng)能及鋰電池得到廣泛應(yīng)用，在其他領(lǐng)域也占據(jù)著不可忽視的作用。燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過(guò)電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)系統(tǒng),其最大的特點(diǎn)是反應(yīng)過(guò)程中不涉及到燃燒,不經(jīng)過(guò)熱機(jī)過(guò)程,能量轉(zhuǎn) 換效率不受卡諾循環(huán)的限制,可高達(dá)60%~80%,實(shí)際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的2~3倍。發(fā)電時(shí)不產(chǎn)生污染,發(fā)電單元模塊化,可靠性高,組裝和維修都很方便,工作時(shí)也沒(méi)有噪音。所以,質(zhì)子交換膜燃料電池電源是一種清潔、高效的綠色環(huán)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(guān)鍵所在。
目前,全氟磺酸質(zhì)子交換膜是最適合PEMFC的膜材料。全氟磺酸質(zhì)子交換膜樹(shù)脂分子主鏈為碳原子和氟原子組成的線性結(jié)構(gòu),支鏈?zhǔn)菐в谢撬峄蚧酋７鶊F(tuán)的全氟醚結(jié)構(gòu)。主鏈提供了樹(shù)脂分子的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和制品的力學(xué)性能,側(cè)鏈端基的功能基團(tuán)提供了樹(shù)脂分子和制品的離子交換能力,樹(shù)脂制備時(shí)一般采用含有磺酰氟基團(tuán)的全氟乙烯基醚單體和四氟乙烯共聚而成。目前實(shí)際示范和應(yīng)用的質(zhì)子膜燃料電池均采用全氟質(zhì)子交換膜,但是膜的工作溫度區(qū)間在25~80,無(wú)法滿足高溫PEMFC的要求,成為制約質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)展的主要瓶頸之一。
因此,制備出低成本、中高溫(100~120)下可長(zhǎng)期使用的全氟質(zhì)子交換膜成燃料電池膜電極的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)的研發(fā)機(jī)構(gòu)主要有上海交通大學(xué)、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(guó)際上主要有美國(guó)DuPont公司、3M公司和日本東麗公司等。
風(fēng)能的利用主要是以風(fēng)力作為動(dòng)力和發(fā)電兩種形式。風(fēng)力發(fā)電作為當(dāng)前風(fēng)能利用的主要形式,其發(fā)電部件對(duì)材料具有較高的技術(shù)要求,風(fēng)力發(fā)電用葉片由于在惡劣的自然環(huán)境中,必須能夠耐紫外線、風(fēng)沙、酸雨等對(duì)葉片的侵蝕。因此葉片涂層的材料對(duì)葉片保護(hù)至關(guān)重要,要求涂層材料具有很強(qiáng)的附著性和耐候、耐磨性,氟改性聚氨酯涂料正是在適應(yīng)如此苛刻的惡劣氣候條件下,開(kāi)始應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電葉片保護(hù)涂層上。
在核能領(lǐng)域含氟材料的應(yīng)用主要包括氟化石墨,氟化石墨主要用在潤(rùn)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(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性好,主要用作固體潤(rùn)滑劑,保護(hù)劑和電極活性材料。氟化石墨是石墨的深加工產(chǎn)品,20世紀(jì)70年代形成生產(chǎn)能力,應(yīng)用領(lǐng)域尚處開(kāi)拓階段。由于氟化石墨具有許多優(yōu)異性能,因此在軍事、航空、冶金、機(jī)電、化工等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。
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