LTA沸石-磺化聚醚醚酮復合質(zhì)子交換膜的制備與研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池是目前應用最廣泛的燃料電池，但是其發(fā)展卻面臨著兩大技術(shù)難題：一是應用最廣泛的全氟磺酸膜價格較高并且甲醇滲透較為嚴重；二是陽極催化劑即貴金屬鉑價格昂貴，而且對于催化甲醇反應的活性較低。因此開發(fā)出成本低、性能高的質(zhì)子交換膜是勢在必行的一個重要研究課題。本論文正是立足于現(xiàn)實條件并朝此方向進行的努力探索和嘗試。
　　聚醚醚酮因具有性能優(yōu)良，價格低廉的特點而有望成為傳統(tǒng)全氟磺酸質(zhì)子交換膜的理想替代品。其磺化物即磺化聚醚醚酮（

2、SPEEK），具有質(zhì)子電導率較高，機械強度和熱穩(wěn)定性良好的特點。在此過程中高電導率要求磺化聚醚醚酮具有較高的磺化度，但是磺化度越高膜的尺寸穩(wěn)定性就越低。為了解決這個矛盾，本課題對 SPEEK進行了改性，而摻雜是對物質(zhì)進行改性的常用方法。本論文中使用的即是無機—有機直接摻雜的改性方法。
　　本文使用水熱合成法制備用于摻雜改性的無機物—LTA沸石，并且通過改變反應條件來控制沸石顆粒的尺寸；對聚醚醚酮進行磺化，得到磺化聚醚醚酮—SPEE

3、K，然后將制備的LTA沸石直接摻雜進膜溶液中制備復合質(zhì)子交換膜；最終檢測膜的各種性能，包括吸水率，溶脹率，甲醇滲透性，離子交換容量以及質(zhì)子電導率等。
　　制備出不同晶粒度（500～700nm、200～300nm以及~90nm）的LTA沸石，并且尺寸均勻，穩(wěn)定。制備了沸石質(zhì)量百分數(shù)分別為2.5％、5%、7.5%以及10%的復合質(zhì)子交換膜，并且測試了復合膜的各種性能。研究表明：無機摻雜物會與磺化聚醚醚酮之間發(fā)生氫鍵作用，因而復合膜的溶