含有雙層空心微球的復合質子交換膜的制備.pdf

1、質子交換膜燃料電池具有結構簡單可靠、輸出功率高、燃料來源廣泛、綠色環(huán)保等優(yōu)點，被認為是最具發(fā)展前景的可替代能源。質子交換膜是燃料電池的核心部件，對燃料電池的性能有著決定性的影響。燃料電池在高溫、低濕環(huán)境中使用，單位質量的能量輸出效率會顯著升高。因而提高質子交換膜在高溫、低濕環(huán)境下的性能成為了研究的熱點。相比于開發(fā)新材料，復合膜技術更為簡潔、高效。有機填料在提高復合膜含水量的同時，還可以賦予膜材料更多的功能性，因而更具研究價值。雙層空心微

2、球除了具備較大的空腔外，內(nèi)、外兩個殼層可以具備不同的功能性，從而實現(xiàn)負載物質的緩慢釋放。本文利用蒸餾-沉淀聚合法制備了含有不同功能基團的雙層空心微球，以磺化聚醚醚酮(SPEEK)為基質，研究了不同的內(nèi)外殼層組合對復合膜性能的影響。本研究分為四個部分：
　　 第一章：本章主要介紹了高溫質子交換膜的主要研究方向和研究進展；
　　 第二章：本章以Stober法制備的SiO2微球為模板，利用蒸餾-沉淀聚合法制備了SiO2/PMA

3、A/SiO2/PDVB和SiO2/PDVB-SO3H/SiO2/PDVB兩種四層微球。用HF選擇性刻蝕掉SiO2層，得到PMAA/PDVB和PDVB-SO3H/PDVB兩種空心微球。將這兩種微球摻雜到SPEEK基質中，就可以制得不同填充量的復合膜。用恒溫、恒濕箱，電化學工作站等儀器來評估復合膜的整體性能。內(nèi)部殼層的功能性對復合膜的整體性能沒有顯著的影響。復合膜的溶脹度、質子傳導速率和甲醇滲透速率隨著填充量的增大不斷降低，膜的選擇性隨著填

4、充量的增大逐步升高。
　　 第三章：在上一章工作的基礎上，本章賦予微球一定的功能性，在降低甲醇滲透速率的同時，提高復合膜的質子傳導速率。以單分散的SiO2微球為模板，利用蒸餾-沉淀聚合法制備了兩種四層微球：SiO2/PMAA/SiO2/PMAA和SiO2/PDVB-SO3H/SiO2/PMAA，選擇性刻蝕掉SiO2層，可以得到PMAA/PMAA和PDVB-SO3H/PMAA兩種空心微球。復合膜的含水量、質子傳導速率、膜的選擇性和