52、新型材料与光伏混合集热器的性能研究

新型材料与光伏混合集热器的性能研究

1. 新型磺化五嵌段共聚物材料性能

1.1 电导率对比

在 100%湿度条件下，对 Nexar 和 Nafion 的电导率进行了对比。结果表明，Nexar 的电导率大于 Nafion。这主要是因为与 Nafion 117 相比，Nexar 具有更多的磺酸基团或更高的离子交换容量（IEC）。而且，从相关数据可以明显看出，Nexar 的电导率对温度变化比 Nafion 更为敏感。

1.2 活化能计算

电导率 - 温度关系可用于计算活化能，活化能是质子传输所需的最小能量。其计算公式为：
[
\sigma = \sigma_0e^{-\left(\frac{E_a}{k_BT}\right)}
]
其中，(\sigma_0) 为指数前因子，(k_B) 为玻尔兹曼常数，(T) 为温度（单位：K）。通过 Arrhenius 图可以计算出活化能 (E_a) 的值。研究发现，Nexar 所需的活化能低于 Nafion，这意味着 Nexar 在质子传输时所需的能量更少。

1.3 质子传输机制

膜中质子的传输可以通过两种方式来解释，即车辆（扩散）机制和 Grotthuss（跳跃）机制。Nexar 和 Nafion 的研究结果表明，Grotthuss 机制支持质子传输，并且在 Nexar 中更为显著。

1.4 综合性能分析

对 Nexar 和 Nafion 的不同参数进行了对比分析。Nexar 较高的 IEC 值导致其具有较高的电导率，这使其成为质子交换膜燃料电池（PEMFC）的有前途的替代材料。然而，Nexar 较高的吸水率