测量Nafion膜中氧气、一氧化碳和硫化氢的扩散系数和溶解度
材料科学
2011-08-12 v1
摘要
设计了一种由燃料电池组件制成的Devanathan-Stachurski型扩散池，用于评估质子交换膜的气体传输性质，作为电池温度和气体压力的函数。使用电化学监测技术(EMT)在该电池上获得的数据用于估计氧气(O2)、一氧化碳(CO)和硫化氢(H2S)在Nafion膜中的溶解度和扩散系数。在参数估计过程中考虑了由于水通量引起的膜膨胀和反向气体扩散。发现所有三种气体的渗透率随温度升高而增加。估计的O2、CO和H2S在Nafion 112中的扩散活化能分别为12.58、20和8.85 kJ mol^-1。估计的O2、CO和H2S在Nafion 112中的混合焓分别为5.88、3.74和7.61 kJ mol^-1。将本研究中估计的传输性质与文献中报道的进行广泛比较，表明一致性良好。测量了Nafion 117中氧气渗透率作为气体压力在1到3 atm之间的函数。Nafion 117中的氧气扩散系数随压力不变，溶解度随压力增加并服从亨利定律。估计的亨利常数为3.5 x 10^3 atm。
引用
@article{arxiv.1108.2438,
title = {Measuring Oxygen, Carbon Monoxide and Hydrogen Sulfide Diffusion Coefficient and Solubility in Nafion Membranes},
author = {Vijay A. Sethuraman and Saahir Khan and Jesse S. Jur and Andrew T. Haug and John W. Weidner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1108.2438},
year = {2011}
}
备注
27 pages, 16 figures