質(zhì)子交換膜燃料電池MEA制備研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)因其具有的高功率密度，高能量轉(zhuǎn)換效率，低溫啟動，環(huán)境友好等優(yōu)點，在固定電站、電動車、軍用特種電源、可移動電源等方面都有廣闊的應(yīng)用前景。膜電極三合一組件(MEA)是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心組件，其結(jié)構(gòu)和制備工藝不僅直接決定電池的性能，而且對降低PEMFC生產(chǎn)成本，提高比功率和比能量，加快其商業(yè)化進程均至關(guān)重要。
　　 本文主要研究組成MEA的質(zhì)子交換膜和電催化劑的制備，采用輻射法分別制備了含氟磺酸型

2、質(zhì)子交換膜和Pt/CNTs電催化劑，并對使用該類接枝膜和電催化劑制備的MEA的性能進行了研究。論文工作主要包括以下三個部分：
　　 1.輻射法制備含氟磺酸型質(zhì)子交換膜
　　 采用共輻照接枝和預(yù)輻照接枝兩種方法，在聚全氟乙丙烯(FEP)膜上接枝單體丙烯酸(AA)和對苯乙烯磺酸鈉(SSS)，一步法制備出了一種含氟磺酸型質(zhì)子交換膜。討論了輻照劑量、劑量率、接枝反應(yīng)時間、單體濃度及單體組成等反應(yīng)條件對接枝率的影響。結(jié)果表明：AA

3、的存在是實現(xiàn)SSS接枝FEP膜的關(guān)鍵所在，通過控制輻照條件和反應(yīng)體系的組成，可以得到一系列不同接枝率的FEP-g-SSS/AA膜，該接枝膜具有較低的膜電阻(＜0.1Ω·cm2)和較好的抗拉強度(＞20Mpa)。
　　 2.Pt/CNTs電催化劑的輻射法制備
　　 碳納米管(CNTs)由于它的一維管狀形貌、高的機械強度、良好的導(dǎo)熱性和特殊的導(dǎo)電性質(zhì)，使它在作催化劑載體方面有著良好的應(yīng)用前景。本文采用輻射還原的方法制備Pt/

4、CNTs電催化劑，研究了輻照劑量及溶液組成等反應(yīng)條件的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過制備體系的優(yōu)化和輻射條件的選擇，可以得到鉑顆粒粒徑在2-4nm左右的Pt/CNTs電催化劑；采用SEM、TEM、XRD等手段測定了Pt顆粒尺寸、粒徑分布以及電催化劑中Pt的晶面分布情況，并利用伏安循環(huán)(CV)法對催化劑進行了表征。
　　 3.MEA的制備及其性能測試
　　 將制備的質(zhì)子交換膜和電催化劑制成MEA應(yīng)用于PEMFC中，結(jié)果表明：FEP-