PVDF聚合物電解質(zhì)膜電化學(xué)氫氣傳感器的研制.pdf

1、電化學(xué)氣體傳感器由于具有檢測(cè)氣體種類多、濃度范圍寬、體積小、價(jià)格低、測(cè)量精度高、可用于現(xiàn)場(chǎng)直接檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)與安全生產(chǎn)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。但這類傳感器也存在著一定的問(wèn)題，即使用壽命較短。為了解決這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)也為適應(yīng)一些特殊行業(yè)對(duì)氣體傳感器體積的要求，人們將研究重點(diǎn)集中到固體電解質(zhì)上，希望能延長(zhǎng)傳感器的使用壽命并實(shí)現(xiàn)其微型化。目前，利用固體高聚物電解質(zhì)(SPE)研制電化學(xué)傳感器已成為電化學(xué)氣體傳感器研究的國(guó)際熱點(diǎn)。 本

2、文以具有優(yōu)良物理化學(xué)性質(zhì)的聚偏氟乙烯(PVDF)為膜材料，采用流延法制備SPE。為避免加入固體無(wú)機(jī)物產(chǎn)生顆粒團(tuán)聚，采用向PVDF中摻雜液體SiCl4和H3PO4無(wú)機(jī)保水材料提高膜的保水性和導(dǎo)電性。通過(guò)研究摻雜物加入量、制膜烘干溫度和保溫時(shí)間對(duì)膜性能的影響，摸索出性能良好聚合物膜的制備條件：烘干溫度70oC，保溫時(shí)間2h。用X-射線衍射、紅外光譜分析法、掃描電鏡等分析PVDF質(zhì)子交換膜結(jié)構(gòu)及形貌特征，結(jié)果表明摻雜的無(wú)機(jī)物在PVDF晶體內(nèi)形

3、成均勻貫穿的質(zhì)子傳導(dǎo)通道。制備的聚合物膜保水性和電導(dǎo)率均高于Nafion117，膜的機(jī)械性能良好，從制膜成本、膜的導(dǎo)電性、膜的機(jī)械性能和膜的保水性等綜合性能考慮，這種新型PVDF質(zhì)子交換膜極有可能成為Nafion膜的優(yōu)良替代膜。 選取電導(dǎo)率高（SiCl4摻入量為20％，H3PO4摻入量為30％，室溫電導(dǎo)率0.0277S·cm-1）、綜合性能良好的聚合物膜作為傳感器的電解質(zhì)，組裝室溫全固態(tài)電化學(xué)H2傳感器。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定工作條件后，