燃料電池用聚乙烯醇基陰離子交換膜的制備及性能研究.pdf

1、聚乙烯醇(PVA)由于化學(xué)穩(wěn)定性好，易于成膜，親水性高，阻醇性好，來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，所以被應(yīng)用在制備陰離子交換膜中。然而，純的PVA是溶于水的，其溶脹率也較大，干燥時(shí)的純PVA膜的導(dǎo)電率僅為10-10-10-14 Scm-1，所以亟需將其進(jìn)行改性以提高性能。
　　本文用TEOS溶液作為無(wú)機(jī)相二氧化硅的前驅(qū)物，與有機(jī)相PVA基體發(fā)生溶膠-凝膠反應(yīng)，制備了有機(jī)-無(wú)機(jī)陰離子交換復(fù)合膜。通過(guò)這種方法，可以將無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)引入有機(jī)離子交換

2、膜中，大大提高了復(fù)合膜的性能。
　　(1)分別采用醇相和水相的TEOS溶液，與PVA基體發(fā)生溶膠-凝膠反應(yīng)，生成兩種不同的陰離子交換復(fù)合膜，即E-PVA/SiO2和W-PVA/SiO2復(fù)合膜。通過(guò)測(cè)試，比較兩種膜的性能。兩種復(fù)合膜在200℃之前都表現(xiàn)出了較好的熱穩(wěn)定。室溫下，復(fù)合膜的溶脹率與含水率均比PVA的低。20℃，E-PVA/SiO2復(fù)合膜的乙醇滲透率為1.222×10-8 cm2s-1，離子電導(dǎo)率為6.883×10-3Sc

3、m-1。通過(guò)比較得出，E-PVA/SiO2復(fù)合膜的性能要優(yōu)于W-PVA/SiO2復(fù)合膜的，其更適合應(yīng)用在陰離子交換膜燃料電池中。
　　(2)采用醇相的TEOS溶液作為二氧化硅的前驅(qū)物，通過(guò)改變二氧化硅與PVA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比，制備出了二氧化硅含量不同的陰離子交換復(fù)合膜。通過(guò)表征和測(cè)試，考察了二氧化硅含量對(duì)復(fù)合膜性能的影響。隨著二氧化硅含量的增加，復(fù)合膜的含水率與溶脹率以及乙醇滲透率都呈下降的趨勢(shì)，而離子電導(dǎo)率則是先增大后減小的。通過(guò)比