燃料電池用復(fù)合質(zhì)子交換膜的研究.pdf

1、本論文介紹了燃料電池的基本情況,著重討論了質(zhì)子交換膜研究的重要意義和現(xiàn)狀,并根據(jù)對(duì)復(fù)合質(zhì)子交換膜的了解,設(shè)計(jì)了一整套研究方案.首先,通過對(duì)酸性凝膠性質(zhì)的研究,確定影響酸性硅凝膠質(zhì)子傳導(dǎo)介質(zhì)的能力的因素并探討了其保持質(zhì)子傳導(dǎo)能力的機(jī)理.然后根據(jù)目前的研究動(dòng)態(tài),對(duì)不同材料進(jìn)行考察,確定了兩種材料作為復(fù)合質(zhì)子交換膜的基體.進(jìn)而分別對(duì)兩種不同基體的復(fù)合質(zhì)子交換膜做以詳細(xì)討論.試驗(yàn)結(jié)果表明:硅凝膠結(jié)構(gòu)中存在三維的SiO<,2>網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可將

2、酸性H<,2>SO<,4>吸附在其表面,形成一個(gè)"自由酸性體系",該體系存在可以使凝膠的電化學(xué)性能變優(yōu).將酸性硅凝膠用于金屬基有序微孔膜材料中,對(duì)其進(jìn)行相關(guān)測(cè)試發(fā)現(xiàn),室溫其電導(dǎo)率可達(dá)10<'-2>S·cm<'-1>以上,電化學(xué)性能與膜的有效面積比率和酸性硅凝膠的電導(dǎo)率有關(guān).將凝膠體系用于聚合物材料制備出的無機(jī)/有機(jī)雜化膜材料,其形態(tài)穩(wěn)定性與雜化材料中SiO<,2>含量有關(guān),含量越高穩(wěn)定性越好;電化學(xué)性能則受溫度、濕度、浸酸時(shí)間和浸酸溫度

3、的影響;進(jìn)行微觀測(cè)試,發(fā)現(xiàn)該體系中存在SiO<,2>顆粒部分分配不均,存在大量Si-OH結(jié)構(gòu),因而可知聚合物和SiO<,2>間有較強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合,提高了膜的耐高溫、耐水溶性能,測(cè)試發(fā)現(xiàn),該類型復(fù)合膜可耐120℃高溫,并且有較強(qiáng)的自增濕作用.組裝電池后,在室溫下進(jìn)行性能測(cè)試,單電池輸出電壓可達(dá)0.92V.對(duì)上述研究結(jié)果分析后知,采用硅凝膠將酸性介質(zhì)固定的方法是切實(shí)可行的.以酸性硅凝膠為電解質(zhì)制備的兩種復(fù)合質(zhì)子交換膜具備優(yōu)良的形態(tài)和電化學(xué)性