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《直接甲醇燃料電池用新型質(zhì)子交換膜制備及表征》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、摘要：中文摘要質(zhì)子交換膜是直接甲醇燃料電池(DMFC)中的關(guān)鍵材料之一，阻止或減緩甲醇在質(zhì)子交換膜中的滲透是DMFC研究中最富有挑戰(zhàn)性的基礎(chǔ)課題之一。本論文工作以提高質(zhì)子交換膜的阻醇性能為目標(biāo)，研制和探索了多種新型質(zhì)子交換膜，考察了其結(jié)構(gòu)與性能，制備了兩種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的阻醇型質(zhì)子交換膜，獲得了以下創(chuàng)新性成果：(1)首先建立了阻醇型質(zhì)子交換膜的性能表征方法，主要包括甲醇透過(guò)系數(shù)的測(cè)定方法、電導(dǎo)率測(cè)定方法和復(fù)合膜中雜多酸穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法等，并組裝了相應(yīng)的測(cè)試裝置，為研制阻醇型質(zhì)子交換膜提供了研究手段。(2)以Si02、Ti02、A1203和ZnO等納米氧
2、化物為改性劑，制備了的納米氧化物／Nation@復(fù)合膜，XRD和瓜分析表明納米氧化物嵌入了Nation@膜中。比較了這些復(fù)合膜性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，復(fù)合膜的阻醇性能均有較大幅度的提高，且以Si02和Ti02改性的Nation@膜最為明顯，甲醇透過(guò)系數(shù)分別從"--'10擊gin2／s降低到～10’7cm2／s和"--lff8cm2／$數(shù)量級(jí)。比較了不同Si02／含量的Si02／Nation@復(fù)合膜的性能，復(fù)合膜的質(zhì)子電導(dǎo)率隨著Si02含量的增大而減小，但其阻醇性能卻隨Si02含量的增大而增大。(3)首次制備了磷鎢酸／--氧化硅／磺化聚醚醚酮(PTA／Si02／S
3、PEEK)復(fù)合膜，XRD和瓜測(cè)試結(jié)果表明二氧化硅和磷鎢酸以無(wú)定形狀態(tài)均勻分散于復(fù)合膜中。穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磷鎢酸在復(fù)合膜有較好的穩(wěn)定性，復(fù)合膜具有良好質(zhì)子傳導(dǎo)性能(在80℃下電導(dǎo)率達(dá)0．01S／cm)和阻醇性能(甲醇透過(guò)系數(shù)。10。17ClTl2／s)，有望作為直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜材料。(4)通過(guò)磺化反應(yīng)把--S03H基團(tuán)引入了聚醚砜(PES)的骨架，IR測(cè)試結(jié)果證明了磺化聚醚砜(SPES)中--S03H基團(tuán)的存在。SPES膜在室溫下的電導(dǎo)率和甲醇透過(guò)系數(shù)隨著磺化度的增大而增大，當(dāng)磺化度為31．2％的SPES膜的電導(dǎo)率達(dá)2．3x10一S／era，甲醇
4、透過(guò)系數(shù)在～10。7Cll'12／s；制備了PES／SPES共混膜，首次探討了其阻醇性能，PES的加入導(dǎo)致甲醇透過(guò)系數(shù)降低，提高了膜的阻醇性能，當(dāng)PES含量是50％時(shí)，甲醇透過(guò)系數(shù)降低到一10一cm2／s。(5)制備了不同聚醚砜(PES)含量的聚醚砜／磺化聚醚醚酮(PES／SPEEK)共混膜。測(cè)試共混膜玻璃化轉(zhuǎn)變溫度發(fā)現(xiàn)，PES與SPEEK具有良好的相容性；共混膜的TGA測(cè)試結(jié)果顯示，PES提高了SPEEK膜的熱穩(wěn)定性；與純SPEEK膜相比，PES／SPEEK共混膜阻醇性能和溶脹性能有所提高，且PES含量增加，性能也逐步增加，當(dāng)PES含量在30％時(shí)，甲醇
5、透過(guò)系數(shù)在10一一10。9cm2／$之間，預(yù)示PES／SPEEK共混膜是一種良好的DMFC用質(zhì)子交換膜材料。(6)制備了多種基于SPEEK的多層阻醇復(fù)合膜，提高了SPEEK等烴類膜的抗氧化能力。Nation@ISPEEKlNation@和Nation@．Ti02ISPEEKINation@．Ti02多層復(fù)合膜的性能有所改善。首次制備了Nation圓-Ti02IPES／SPEEKINation@-Ti02多層復(fù)合膜，測(cè)試結(jié)果表明與PES／SPEEK相比，多層復(fù)合膜質(zhì)子傳導(dǎo)性能變化不大，但阻醇性能增加較大(P=～10。8ern2／s)，而且抗氧化能力有較大幅
6、度提高。討論了多層阻醇復(fù)合膜抗降解機(jī)理，認(rèn)為Nation@保護(hù)層促進(jìn)了中間物H202分解，抑制了·OH自由基的存在，從而阻止了多層復(fù)合膜的氧化降解，多層復(fù)合膜有望解決烴類膜普遍存在的降解問(wèn)題。本論文圖75幅，表10個(gè)，參考文獻(xiàn)168篇。關(guān)鍵詞：直接甲醇燃料電池；質(zhì)子交換膜；甲醇透過(guò)系數(shù)；電導(dǎo)率；磺化聚醚醚酮；磺化聚醚砜；多層復(fù)合膜分類號(hào)：TM911．4j匕塞鑾適太堂煌±堂僮i金塞．△旦墨!＆△￡IABSTRACT：ABSTRACTProtonexchangemembraneisoneofthekeymaterialsindirectmethanolfue
7、leell(DMFC)．Perfluorosulfonateionomermembranes(e．g．commerciallyavailableNation"membranes，DuPont)havesuccessfullybeenusedinhydrogen-oxygentypeprotonexchangemembranefuelcell(PEMFC．)．SoNation"membraneswereusedasPEMduringtheearlyyearsoftheDMFCresearch．However,Nation"membraneshavehigh
8、methanolcrossoverforthewater-dependenceo
