下载文档原格式
化学电池的研究论文全解第一篇：化学电池的研究论文全解本科论文题目：学院：专业：年级：姓名：化学电池的研究摘要通过前人的研究得知化学电池是将化学能直接转变为电能的装置。
而这一理论历了伏特的“伏特电堆”，才有化学电池（原电池和蓄电池两种）的问世。
而化学电池按工作性质可分为：一次电池（原电池）；二次电池（可充电电池）;铅酸蓄电池碱性氢氧燃料电池磷酸型燃料电池等等。
这些电池的问世既给社会带来好的一面，同时也带来一些弊端。
生产生活中我们要正确对待它。
毕竟，“化学电池是把双刃剑”。
关键词：化学电池；发展史；种类；废电池处理引言化学电池是将化学能直接转变为电能的装置。
它在人们日常生活中的应用范围极其广泛。
现在我们就对化学电池工作原理（主要部分是电解质溶液、浸在溶液中的正、负电极和连接电极的导线）、种类以及它对环境、对人类健康污染源头的认识一定要到位。
只有做到这些我们才能正确的使用好化学电池、才能从本质上对废电池做正确的处理,也只有做到这些、我们的处理方法才会更妥当、化学电池对我们的健康、对环境、才会更有利、才能为我们的生活带来福音。
也只有这样，我们对它的处理才不会违背可持续发展、科学发展观、和谐发展的理念。
化学电池才会有更好的发展前景，我们的明天才会更加的美好。
一化学电池的发展史简介1799年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。
于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。
用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。
伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池——“伏特电堆”。
这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。
它成为早期电学实验，电报机的电力来源。
1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。
他使用稀硫酸作电解液，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌—铜电池，又称“丹尼尔电池”。
此后，又陆续有去极化效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。
化学电源设计与工程的课程总结
化学电源设计与工程的课程总结
化学电源设计与工程是一门涉及电化学原理、能源转换和材料科学的专业课程。
在这门课程中，学生学习如何设计、制造和优化化学电池，以及如何应用这些电池在各种实际应用中。
在这门课程中，学生首先学习了电化学基础知识，包括电化学反应、电极过程和离子传递等内容。
他们了解了化学电池的基本构造和原理，以及如何计算和测量电池的性能指标，如电流密度、开路电压和能量密度等。
接着，学生学习了不同类型的化学电池，如锂离子电池、燃料电池和超级电容器等。
他们了解了这些电池的特点、优缺点和适用范围，以及它们在可再生能源、电动车辆和便携式设备等领域的应用。
在课程的实验部分，学生有机会亲自制备化学电池，并测试其性能。
他们学习了电极材料的选择和处理方法，以及电解质的配制和灌注技术。
通过实验，学生可以直观地了解电池组装的过程和注意事项，并通过测量数据来评估电池的性能。
此外，课程还介绍了化学电池的工程设计和优化方法。
学生学习了如何选择合适的电池材料和组件，以及如何优化电池的结构和工作条件，以提高其性能和耐久性。
他们还学习了如何模拟和预测电池的行为，以便进行性能改进和故障排除。
总的来说，化学电源设计与工程的课程为学生提供了在电化学领域深入研究和实践的机会。
通过学习和实验，学生能够掌握化学电池的设计原理、制造技术和性能评估方法，为未来的工程实践和科研工作打下坚实的基础。
化学与物理电源第一部分：化学电源化学电源是一种能够将化学能转化为电能的装置。
它是现代社会中不可或缺的能源之一。
化学电源的原理是利用化学反应中的电子转移过程来产生电能。
常见的化学电源包括干电池和燃料电池。
干电池是一种便携式的化学电源，广泛应用于日常生活中。
它由一个正极、一个负极和一个电解质组成。
当干电池被连接到电路中时，化学反应开始进行，电子从负极流向正极，产生电流。
干电池的优点是体积小、重量轻，适用于小型电子设备。
然而，干电池的能量密度较低，使用寿命有限，对环境不友好。
燃料电池是一种利用化学能直接产生电能的设备。
它通过将燃料和氧气反应来产生电流。
燃料电池的优点是能量密度高，使用寿命长，对环境友好。
燃料电池广泛应用于交通工具、航空航天和移动电源等领域。
然而，燃料电池的研发和制造成本较高，技术难度也较大。
第二部分：物理电源物理电源是一种利用物理现象产生电能的装置。
它通过将其他形式的能量转化为电能来供电。
常见的物理电源包括太阳能电池和风力发电机。
太阳能电池是一种利用太阳光转化为电能的装置。
太阳能电池由多个光电池组成，当太阳光照射到光电池上时，光子激发光电池中的电子，产生电流。
太阳能电池的优点是可再生、环保，适用于户外电力供应。
然而，太阳能电池的能量转换效率较低，受天气条件影响大。
风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置。
风力发电机通过风力转动叶片，带动发电机产生电流。
风力发电机的优点是可再生、无污染，适用于大规模电力供应。
然而，风力发电机的建设成本较高，受地理位置和风力资源限制。
总结：化学电源和物理电源都是重要的能源来源。
化学电源利用化学反应产生电能，适用于小型电子设备。
物理电源利用物理现象转化能量为电能，适用于户外电力供应和大规模电力供应。
虽然两者各有优缺点，但它们都对人类的生活和工业发展起到了重要作用。
我们应当继续研究和发展化学电源和物理电源，以满足不断增长的能源需求，并保护地球环境。
多种多样的化学电源电气班马达 20114339 第一类日常生活中的化学电源一、干电池（普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。
电极总的反应式为：负极（锌筒）：Zn–2e-=Zn2+正极（石墨）：2NH4++2e-+2MnO2= Mn2O3+H2O+2NH34NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O优点：使用方便，携带方便缺点：放电时间短、放电电压下降快二、银锌钮扣电池它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极壳组成的小圆盒，形似钮扣，电池的电压为1．59V，安装在电子表中可使用两年之久。
盒内正极壳一端填充由Ag2O和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液。
工作时的电极反应为：负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-电池的总反应：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO这种电池经常用在计算器和手表上。
非常方便，电压也比较稳定，大约为1.59V。
三、蓄电池蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、以便再重新放电的电池，也称二次电池。
由所用电解质的酸碱性质不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。
接下来举例说明：（－）酸性铅蓄电池铅蓄电池由一组充满海绵状金属铅的铅锑合金格板做负极，由另一组充满二氧化铝的铅锑合金格板做正极，两组格板相间浸泡在电解质稀硫酸中，放电时，电极反应为：负极：Pb+SO42－＝PbSO4+2e正极：PbO2+SO42－+4H＋+2e＝PbSO4+2H2O总反应：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O正常情况下，铅蓄电池的电动势是2.1V，随着电池放电生成水，H2SO4的浓度要降低，故可以通过测量H2SO4的密度来检查蓄电池的放电情况。
“化学电源”教学设计与反思作者：胡巍娜来源：《中学教学参考·理科版》2015年第04期[摘要]基于“学生本位”的教学理念，将探究和制作氢氧燃料电池和常用电池的原理有机融合，引导学生从化学视角看待生活中的问题，培养学生的学习兴趣，并形成化学学科思想。
[关键词]化学电源教学设计实验探究学习主体[中图分类号]G633.8[文献标识码]A[文章编号]16746058（2015）110089一、教材分析“化学电源”一课选自苏教版《化学2》专题2第三单元第二节，前一课时为“化学能转化为电能”，后一课时为“电能转化为化学能”。
本节课可以看成是原电池知识的具体应用，并为《化学反应原理》模块中化学电源相关内容的学习做好铺垫，起着承前启后的作用。
《学科指导意见》对本课教学内容的基本要求为：了解常见的化学电源以及它们在生产生活等方面的应用；发展要求为：能判断氢氧燃料电池的正、负极和电子流向，并书写电极反应式。
二、学情分析从知识上来说，学生已经学习了氧化还原的相关知识（熟知电子守恒思想）、原电池原理的基础知识（原电池构成条件、正负极、电子流向判断、电极反应式书写等）；从能力上来说，学生具有一定的动手能力、观察能力、归纳能力；从情感上来说，学生比较喜欢学以致用和科技前沿知识，对本节课内容很感兴趣。
存在问题：学生对“氧化还原与原电池原理”理论掌握情况参差不齐；自主探究能力有所欠缺。
三、教学目标1.知识与技能。
了解常见化学电源及其应用，初步学会制作简易电池，掌握燃料电池的组成和工作原理。
2.过程与方法。
以制作简易电池和氢氧燃料电池为例，运用实验、观察等手段，结合原电池相关理论，利用比较、分类思想，引导学生探究新知识，通过查阅资料、成果展示和实验操作，帮助学生树立较强的问题意识，逐步形成独立思考的能力。
3.情感态度与价值观。
通过动手制作电池，体验科学探究的喜悦，感受化学世界的奇妙，提高学习化学的兴趣。
通过“化学电源应用”的成果展示，赞赏化学对人类生活和社会发展的贡献，形成环保意识和可持续发展的思想。
《化学电源》创新教学设计与反思余彩玲（湖北省当阳市第二高级中学444100）摘要：'化学电源”教学设计主要有5个环节组成，重点是教学流程的创新设计，教学内容由4组学生课堂展示，其余学生质疑、交流、对抗，老师点评共同构成，这样的创新设计充分体现学生的主体性，对实施课堂高效起着重要作用。
关键词：化学电源教学设计展示交流质疑对抗一、教材分析1、教材的地位及其作用《化学电源》是人教版选修4第四章第二节的内容，在前一节关于原电池的学习，是了解化学能怎样转换成电能的理论性问题，而木节教学是要进一步了解依据原电池原理开发的技术产品——化学电源。
本课时主要是让学生了解几种常见的化学电源在社会生产中的应用；通过锌镒干电池、铅蓄电池和燃料电池进一步理解原电池的概念和原理；了解化学电源的发展以及电池对环境造成的污染，增强环保意识。
由于学生在过去的学习和生活中已经对许多不同类型的电池有所了解，木节内容也正是为了要学生能自觉的将自己已经积累的感性知识与新课教学内容紧密联系起来。
2、教材内容分析：在具体知识方面，教科书概要性地介绍了电池的分类、优点以及质量优劣的判断标准, 并以三大类型电池一一一次电池、二次电池、燃料电池的相关知识为主线，以碱性锌镒电池、铅蓄电池和氢氧燃料电池为代表，简单介绍了电池的基木构造、丁•作原理、性能和适用范围。
木节内容注重电化学知识与科技发展的紧密联系，教科书中提供了〃锌银电池〃、〃锂电池〃〃微型燃料电池〃等阅读材料，目的是帮助学生了解电池工业发展的现状和前景。
在教学中，我们还应密切关注能源、环保方面的时事新闻，关注科技发展的动态，以适时地为教学补充相关素材。
二、学生分析：高二的学生能够通过对实验现象的观察、有关数据的分析和得出相关结论，具有一定的观察能力、实验能力和思维能力。
而且通过前一阶段的学习，学生己经知道电池工作的基本原理，在这里,主要是结合现今科技的发展，使学生了解新型燃料电池的组成和工作原理;了解化学与人类生产、生活的密切关系，发展学生学习化学的兴趣。
化学电源在军事、国防的应用摘要：自1799年伏特将一块锌板和一块银板浸在盐水至今，化学电池不断发展出现了锂离子电池、铅酸蓄电池、燃料电池等多种新型化学电池已经广泛应用于各个领域，尤其是在军事国防上的应用，已成为某些军事装备与武器的关键技术，发展化学电池已与未来武器息息相关。
关键词：化学电源，军事国防如人们已经熟悉的，化学电池在满足信息（如手机、对讲机、笔记本计算机、数码装置等）、交通运输、办公自动化、矿产探查、时有钻井、医疗器械乃至家用电器等所有现代社会的必需方面，已具有越来越重要的作用和地位。
同时，随着武器装备信息化的快速发展及用电能作为动力武器装备的快速发展，军用电池的地位和作用也越来越高，军用电池已经成为各种军事装备和武器系统、航天器等各种装备的“心脏”和动力，是电能源的重要供应。
下面，我就军用化学电源产品在军事装备与武器上的应用做一些介绍。
理原电池最早研究锂电池的计划由美国国防部门提出并予以推进，其首要目的是发展航天和军事领域需求的高比能量蓄电池，但由于锂电池的循环寿命差和安全性难于解决，首先获得技术突破与应用的是锂原电池。
1971年，日本松下电器公司的福田雅太郎首先发明了锂氟化碳电池，并使其获得应用。
从此，锂原电池技术得到发展，逐渐从实验室走向生产，从原型样品走向实用化和商品化。
随后，相继出现了锂碘电池（1927年）、锂铬酸银电池（1973年）、锂二氧化硫电池（1974）、锂亚硫酷氯电池（1974年）、锂氧化铜电池（1975年）、锂二氧化锰电池（1976年）和锂硫化铁电池等。
这里着重介绍锂二氧化硫电池。
锂二氧化硫电池也属于有机电解质锂电池，但它的电解质溶液中溶解有二氧化硫，二氧化硫既是电解质溶液的组成部分，也是电池的正极活性物质。
虽然二氧化硫溶解于有机溶剂中呈液态形式，但在一定温度下显示出维持气/液相间平衡的蒸气压力。
一般电池在室温下内部仍保持又一定压力，且随温度升高而升高，故这类电池一般都设计为圆柱形全密封结构。
化学电源的研究与发展1. 引言化学电源是指使用化学反应来产生电能的技术，在当今能源环境日益严峻的情况下，化学电源的研究与发展具有重要意义。
化学电源主要包括燃料电池、锂离子电池、铅酸电池等多种类型，本文将从这些方面进行讨论。
2. 燃料电池燃料电池是一种将化学反应产生的能量直接转化为电能的设备，其中最常见的是氢燃料电池。
氢气在氧气中燃烧时，可以释放出大量的能量，而这种能量可以被利用来产生电能。
燃料电池优点在于其可以高效、低污染地产生电能，并且不需要耗费大量的能源。
但是，燃料电池也存在一些问题，比如需要大量的氢气来支持其工作，而且氢气的存储也是一个难题。
3. 锂离子电池锂离子电池是目前应用最广泛的充电式电池，其优点在于高能量密度、长寿命等。
锂离子电池最初用于便携式电子设备，如手机、笔记本电脑等，但随着技术的发展，锂离子电池的应用范围也逐渐扩大。
例如，电动汽车等领域，锂离子电池的应用已经成为了一个重点领域。
虽然锂离子电池拥有很多优点，但也存在着一些问题，例如其容易变形、发热等。
4. 铅酸电池铅酸电池是一种最早被发明的电池，其工作原理是通过铅酸蓄电池的化学反应来产生电能。
这种电池广泛用于汽车、UPS等领域，近年来，随着电动汽车等高端市场的发展，铅酸电池的应用前景也在不断拓展。
铅酸电池的优点在于成本较低、工作效率稳定等。
然而，由于铅酸电池存在着较大的污染问题，因此其应用前景正在逐渐降低。
5. 总结以上几种化学电源各具其优点和不足，未来的研究将主要集中于提高化学电源的效率、延长使用寿命等方面。
同时，因为化学电源的使用范围相对比较广泛，所以化学电源的研究也在不断发展。
总的来说，如何在化学电源的发展过程中，达到能源的高效、安全、可靠，是未来研究的重要方向。
随着新能源产业的逐渐展开，同属于电化学储能方式的三种电池系统脱颖而出。
由于它们更适合可再生能源发电、分布式电源、智能小区等智能电网的新要求，前景被包括国家电网公司在内的国内和国外很多人所看好。
它们是钠硫电池、液流电池和锂离子电池。
钠硫电池钠硫电池，是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。
在一定的工作度下，钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应，形成能量的释放和储存。
1、基本原理电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。
一般常规二次电池如铅酸电池、镉保电池等都是由固体电极和液体电解质构成，而钠硫电池则与之相反，它是由熔融液态电极和固体电解质组成的，构成其负极的活性物质是熔融金属钠，正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐，由于硫是绝缘体，所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里，固体电解质兼隔膜的是一种专门传导钠离子被称为A1G的陶瓷材料，外壳则一般用不锈钢等金属材料。
2、主要特点钠硫电池具有许多特色之处：一个是比能量(即电池单位质量或单位体积所具有的有效电能量)高。
其理论比能量为760Wh/kg,实际己大于100Wh/kg,是铅酸电池的3-4倍。
如日本东京电力公司(TEPCO) 和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调平(即起削峰平谷作用，将夜晚多余的电存储在电池里，到白天用电高峰时再从电池中释放出来)、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，已建成世界上最大规模(8MW) 的储能钠硫电池装置，截止2005年10月统计，年产钠硫电池电池量己超过100MW,同时开始向海外输出。
另一个特点是可大电流、高功率放电。
其放电电流密度一般可达 200-300nLVcm2,并瞬时间可放出其3倍的固有能量；再一个是充放电效率高。
由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100%。
质子交换膜的研究进展摘要：质子交换膜一直以来都是质子交换膜燃料电池中的研究重点，在过去的几十年间质子交换膜的种类不断增加，其性能也不断提高。
目前，质子交换膜种类主要分为以下几种：（1）全氟磺酸（PFSA）型质子交换膜及其改性膜；（2）磺化聚合物质子交换膜；（3）磷酸掺杂聚合物膜；（4）基于聚苯并咪唑的质子交换膜，本文对这几种质子交换膜的研究进展进行了综述。
关键词：质子交换膜；改性；研究进展。
Research progress of proton exchange membrane Abstract:proton exchange membrane has always been a research focus in proton exchange membrane fuel cell.In the past decades,the number of proton exchange membrane has increased and its performance has been improved constantly.At present,the types of proton exchange membrane are mainly divided into the following types:(1)perfluorosulfonic acid(PFSA)proton exchange membrane and its modified membrane;(2)sulfonated polymer proton exchange membrane;(3)phosphoric doped polymer film;(4)based on the proton exchange membrane of polybenzimidazole,this paper reviews the research progress of these several proton exchange membranes. Keywords:proton exchange membrane;The modification;Research progress.PEMFC是目前研究和开发最多时间最长的一种燃料电池。
其中的核心材料质子交换膜更是研究中的重点。
上个世纪60年代，美国的通用电气公司首次开发出了一种质子交换膜——聚苯乙烯磺酸膜，并将其应用于燃料电池中，但是这种膜的在实际使用过程中容易发生降解，严重影响燃料电池的性能。
直到上个世纪70年代，美国的杜邦公司开发出了一种具有高的质子电导率、较好的化学稳定性和热稳定性以及优异的机械性能的全氟磺酸型质子交换膜——Nafion膜，这种膜在实际应用中具有很好的稳定性。
从此以后，PEMFC再次受到世界各国的广泛关注。
质子交换膜一直以来都是质子交换膜燃料电池中的研究重点，在过去的几十年间质子交换膜的种类不断增加，其性能也不断提高1.全氟磺酸型质子交换膜及其改性膜全氟磺酸型（PFSA）质子交换膜是目前为止唯一商业化的质子交换膜，并且是最适于用作PEMFC的电解质膜材料。
PFSA型质子交换膜的聚合物基材由碳氟主链和含有磺酸基的支链构成，其中碳氟主链结构和聚四氟乙烯一样结构稳定，能够为膜提供很好的化学稳定性、耐热性、耐氧化稳定性；而侧链磺酸基团具有很好的亲水性，能够吸附水分并与水作用产生水合氢离子，从而使质子在膜中能够很好的传递。
目前广泛应用以及商品化的PFSA型质子交换膜是美国Dupont公司生产的Nafion系列膜（化学结构式如图1所示）和Dow化学公司生产的Dow系列膜（化学结构式如图2所示）。
如图1和图2所示，Nafion系类膜和Dow系列膜的化学结构式十分相近，两种膜化学结构式的主链都是聚四氟乙烯结构，具有很好的耐热性、化学稳定性和很长的使用寿命。
Dow系列膜的侧链比Nafion系列膜侧链更加短，Dow系列膜结构更为稳定，用于燃料电池中性能优于Nafion系列膜。
但是由于Dow系列膜在制备过程中的单体合成更加困难，所以其价格也远高于Nafion系列膜。
图1Nafion膜和DOW膜的化学结构式PFSA型质子交换膜具有很好的质子导电性，但是这种高的质子导电率的前提条件是膜需要保持适当的湿度。
PFSA型质子交换膜中的磺酸基团在干燥或者低湿度条件下本身并不能电解出H+，在适当的湿度条件下全氟磺酸膜里的磺酸基团才能够电离出H+。
PFSA型质子交换膜分子链结构中主链碳氟链结构具有疏水性，而侧链的磺酸基团具有亲水性，当膜吸收水分后，水分子会聚集到亲水的磺酸基团周围。
膜中的水通过控制膜内质子通道的构造、尺寸和联通性来影响膜的质子电导率。
当膜吸收足够多的水时，膜内会形成充满水的亲水相和疏水相[1]。
此时当膜中水含量很低时，膜中水会形成孤立的亲水聚集相而不会形成联通的质子通道。
此时，质子在膜中的传递是以Grotthuss Mechanism机理传递[2]，即质子沿着氢键从一个分子跳跃到另一个分子进行质子传递。
然而当膜中有足够的水含量时，膜中的亲水相形成联通的质子通道，此时质子在膜中主要以VehicleMechanism机理传递[3]，即膜中质子主要以水合氢离子形式存在，并在浓度梯度或者电势梯度的作用下定向迁移。
PFSA型质子交换膜的质子电导率会随着膜中相对湿度的下降而急剧下降，当膜中的相对湿度在15%时，就无法传导质子变成了成为质子电导的绝缘体了。
当燃料电池工作温度超过100℃时，随着质子交换膜水分的蒸发，膜的质子电导率会急剧下降，因此，全氟磺酸型质子交换膜的工作温度要维持在100℃以下。
目前，各国研究人员希望通过改性全氟磺酸型质子交换膜来解决这一问题。
研究表明，将纳米无机粒子或者杂多酸等无机物添加到Nafion膜中能够增加膜的高温条件下吸水率减缓膜内水分的蒸发以保持膜的湿度，从而有效改善膜在高温下的质子电导率。
Mauritz等[5]利用溶胶-凝胶法将SiO2粒子均匀分散到Nafion膜中，制得SiO2/Nafion复合膜，该膜在145℃下仍然具有较高的质子电导率。
Ramani 等[4]将PWA掺杂到Nafion膜中制备出了PWA/Nafion杂化膜，这种膜在120℃和35%相对湿度条件下仍然具有较高的质子电导率，但是PWA/Nafion杂化膜中的磷钨酸会随着燃料电池运行过程中产生的水而泄露出来。
磷钨酸从膜中泄露出来虽然不会对膜的机械性能造成很大的影响，但是会造成膜内质子电导能力下降从而导致燃料电池功率不稳定难以实际运用。
PWA、PMA、SWA等杂多酸因其本身易溶于水等极性溶剂，掺杂到Nafion膜中制备的杂化膜，都存在会随着燃料电池中产生的水而泄露出来的问题。
Ramani等[6]继续研究发现Cs+、NH4+、Rb+和Tl+等原子或分子半径比较大的离子部分取代PWA等杂多酸中部分氢离子让其成为固体酸盐，这些固体酸具有刚性微孔/介孔结构、高的比表面积、不溶于水、流失率低并且具有很好的吸水性。
在高温低湿度条件下固体酸及其盐掺杂Nafion膜中制备的杂化膜在高温低湿度条件下能够吸附更多水，相比于比纯Nafion膜具有更高的质子导电能力。
2磺化聚合物质子交换膜PFSA型质子交换膜虽然是目前唯一商业化的一种质子交换膜，但是不论是Nafion系列膜还是Dow膜，它们的单体制备和合成工艺都极其复杂，生产过程会对环境造成污染，价格昂贵不利于广泛应用并且在低湿度条件下质子电导率下降严重，这些都限制了全氟磺酸型质子交换膜的应用和发展。
因此，人们一直努力研究开发廉价、无氟磺酸功能化芳香族/脂肪族主链聚合物质子交换膜，希望以此替代全氟磺酸型质子交换膜。
通常芳香环能够增加聚合物的热稳定性、化学稳定性和机械性能，因此，磺化聚合物质子交换膜的研究也集中于对聚酰亚胺（PI）、聚芳醚酮（PAEK）、聚砜（PSU）等热稳定性好、机械强度高、耐化学腐蚀的含芳香环聚合物。
聚酰亚胺（PI）是一种耐热型聚合物，具有很高的机械强度、耐热性能好并且具有很好的抗化学腐蚀性。
这类聚合物具有很好的电绝缘性并且可以被磺化，磺化程度直接影响质子交换膜的吸水性和质子电导率。
聚合物磺化一般有两种方法：（1）直接磺化法：通常用浓硫酸、发烟硫酸等作为磺化剂，将聚合物放入磺化剂中通过磺化反应，得到侧链或主链含有磺酸基的聚合物。
直接磺化虽然反应过程简单但是很难控制聚合物磺化程度以及磺化反应的位置，而且聚合物磺化过程中可能会发生降解、交联等副反应，磺化聚合物的性能得不到保障。
（2）磺化单体聚合法：首先制备带有磺酸基团的单体，然后用单体通过聚合反应制备磺化聚合物。
这种方法容易控制聚合物中的磺酸基团含量，还可以选择单体上被磺化的活性点以提高质子交换膜的性能，但是制备磺化聚合物的过程相对复杂。
Woo等[7]利用磺化单体聚合物法制备了一种磺化聚酰亚胺（SPI），这种磺化聚合物膜的质子电导率随着磺化度从2.26×10-3S/cm到4.10×10-2S/cm之间，显然是远低于Nafion膜的1.0S/cm。
Zhang等[8]选用了不同的单体增加SPI的磺化度，制备了一种磺化聚酰亚胺膜，并且将其装配到单电池中进行测试，其电导率比Nafion膜要高。
磺化聚酰亚胺膜虽然相对于Nafion膜廉价并且质子电导率（在相对湿度较高的条件下）相近甚至超过Nafion膜，但是磺化聚酰亚胺也存在一定的问题。
磺化聚酰亚胺在水中的稳定性不高，这就会导致磺化聚酰亚胺的水解稳定性、抗氧化稳定性、吸水率和尺寸稳定性差，从而阻碍了磺化聚酰亚胺的实际应用和商业化。
聚酰亚胺易受亲核试剂的攻击，在高温条件下容易发生水解反应，引入磺酸基团这种亲水基团更会加重聚酰亚胺质子的水解。
然而在聚酰亚胺的羰基碳上引入具有较高电子密度的分子可增加其水解稳定性。
因此，改变聚酰亚胺单体配方并增加了羰基碳处的电子密度制备耐水解型磺化聚酰亚胺是研究的热点。
目前制备耐水解型聚酰亚胺主要有以下方法：（1）将五元杂环（邻苯二甲酰亚胺）转换为六元杂环（萘型聚酰亚胺），羰基碳上的电子密度增加，增加聚酰亚胺的水解稳定性。
（2）可以通过在主链和侧链链段中引入大的脂肪族链而改变电子密度分布，来增强耐水解性。
（3）通过在聚酰亚胺主链中引入硫原子来增加羰基上的电子云密度，降低羰基碳的亲电性，增加聚酰亚胺的耐水解性能。
此外，通过接枝或者交联也可以增加聚酰亚胺的耐水解性能。
聚芳醚酮（PAEK）的主链由亚苯基通过醚键（-O-）和羰基（C=O）连接而成，因主链含有苯环，PAEK具有很好的耐高温性能、耐化学腐蚀性和良好的机械性能。
通过调节分子链中醚键、羰基和苯环的链接次序和比例，可以合成多种性质不同的PAEK，主要有聚醚醚酮（PEEK）和聚醚酮（PEK）等不同类型的PAEK。
