含有雙層空心微球的復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、輸出功率高、燃料來(lái)源廣泛、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的可替代能源。質(zhì)子交換膜是燃料電池的核心部件，對(duì)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(zhì)量的能量輸出效率會(huì)顯著升高。因而提高質(zhì)子交換膜在高溫、低濕環(huán)境下的性能成為了研究的熱點(diǎn)。相比于開發(fā)新材料，復(fù)合膜技術(shù)更為簡(jiǎn)潔、高效。有機(jī)填料在提高復(fù)合膜含水量的同時(shí)，還可以賦予膜材料更多的功能性，因而更具研究?jī)r(jià)值。雙層空心微

2、球除了具備較大的空腔外，內(nèi)、外兩個(gè)殼層可以具備不同的功能性，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載物質(zhì)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(tuán)的雙層空心微球，以磺化聚醚醚酮(SPEEK)為基質(zhì)，研究了不同的內(nèi)外殼層組合對(duì)復(fù)合膜性能的影響。本研究分為四個(gè)部分：
　　 第一章：本章主要介紹了高溫質(zhì)子交換膜的主要研究方向和研究進(jìn)展；
　　 第二章：本章以Stober法制備的SiO2微球?yàn)槟０?，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(zhì)中，就可以制得不同填充量的復(fù)合膜。用恒溫、恒濕箱，電化學(xué)工作站等儀器來(lái)評(píng)估復(fù)合膜的整體性能。內(nèi)部殼層的功能性對(duì)復(fù)合膜的整體性能沒有顯著的影響。復(fù)合膜的溶脹度、質(zhì)子傳導(dǎo)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(chǔ)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(shí)，提高復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)速率。以單分散的SiO2微球?yàn)槟０澹谜麴s-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(fù)合膜的含水量、質(zhì)子傳導(dǎo)速率、膜的選擇性和