直接甲醇燃料電池用新型質(zhì)子交換膜的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜是DMFC的關(guān)鍵材料之一，它起著分隔陰、陽極室和傳導(dǎo)質(zhì)子的雙重作用，該論文工作以降低膜的甲醇滲透率和提高膜的使用溫度為目標，圍繞用于DMFC的新型質(zhì)子交換膜材料的制備與表征，取得了如下主要進展： 1.采用濃硫酸作磺化劑，通過控制反應(yīng)時間和溫度，制得不同磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)，磺化度為45～50％的SPEEK在機械穩(wěn)定性和質(zhì)子傳導(dǎo)率方面能基本滿足DMFC的性能要求。電化學(xué)研究結(jié)果表明，與Nafion(R)11

2、5膜相比，SPEEK膜的甲醇滲透率明顯降低。 2.采用浸漬-烘烤方法制備了新型Nafion/SPEEK/Nafion復(fù)合膜，該膜的SPEEK層具有較強的阻甲醇滲透功能，兩側(cè)的Nafion層增強了膜與電極催化層的物理化學(xué)相溶性，有利于質(zhì)子在膜與催化層界面?zhèn)鬏?，降低了膜與催化層的接觸電阻。 3.用聚偏氟乙烯(PVdF)和SPEEK共混制膜，所得膜水熱穩(wěn)定性較高。實驗表明共混膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率隨PVdF的含量增大而下降。雖然組成為

3、SPEEK/PVdF=9/1的共混膜質(zhì)子傳導(dǎo)率約為Nafion(R)115膜傳導(dǎo)率的1/10，但其甲醇滲透量僅是在相同測試條件下Nafion(R)115膜滲透量的1/20。 4.制備了Nafion/硅烷和PVdF/硅烷兩種有機/無機復(fù)合膜，研究結(jié)果表明： (1)Nafion/硅烷復(fù)合膜有較高的質(zhì)子傳導(dǎo)率。其中，硅摻雜量為5％的由Nafion/正硅酸乙酯(TEOS)-巰基硅烷(SCA-902)制備的復(fù)合膜性能良好，由該膜組