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1、直接甲醇燃料電池(DMFC)具有安全可靠、攜帶方便、甲醇來源豐富等優(yōu)點(diǎn),是一種很有前景的清潔能源技術(shù)。質(zhì)子交換膜是直接甲醇燃料電池的關(guān)鍵材料之一,但目前應(yīng)用最廣泛的Nafion膜由于保水性差、阻醇性能差、成本高昂等原因,限制了直接甲醇燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化。針對(duì)這些缺點(diǎn),本文以提高保水性、提高阻醇性能和降低成本為出發(fā)點(diǎn),制備了三種質(zhì)子交換膜,獲得了以下一些成果:
采用摻雜親水無(wú)機(jī)物的方法改性Nafion膜,對(duì)SiO2分子篩
2、進(jìn)行了磺化,并制備了Nafion/磺化SiO2分子篩復(fù)合膜。XRD和SEM表明分子篩在膜內(nèi)分布均勻。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,復(fù)合膜的含液率要大于Nafion膜,并且有較好的抗溶脹能力。綜合性能是磺化SiO2分子篩含量為5wt%的復(fù)合膜最好,甲醇透過率比Nafion膜降低了一個(gè)數(shù)量級(jí),而質(zhì)子傳導(dǎo)率都在0.01S/cm以上,能滿足燃料電池的應(yīng)用要求。
采用一步法合成了一種新的磺化聚酰亞胺(SPI),并制備成膜。結(jié)果表明,SPI膜具有比N
3、afion膜更高的含液率和溶脹度,但對(duì)溫度和甲醇濃度不太敏感;質(zhì)子傳導(dǎo)率隨著磺化度的提高而增大,只比Nafion膜略低;甲醇透過率隨著磺化度的提高而增大,但仍低于Nafion膜。
采用共混法制備了磺化聚酰亞胺/聚偏氟乙烯(SPI/PVDF)共混膜,SEM和XRD均表明PVDF在膜內(nèi)分別比較均勻,但PVDF含量高時(shí)共混膜發(fā)生了相分離。與純SPI膜相比,共混膜的含液率有所降低,但溶脹度也降低了。質(zhì)子傳導(dǎo)率隨著PVDF含量的增大
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