LTA沸石-磺化聚醚醚酮復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池是目前應(yīng)用最廣泛的燃料電池，但是其發(fā)展卻面臨著兩大技術(shù)難題：一是應(yīng)用最廣泛的全氟磺酸膜價(jià)格較高并且甲醇滲透較為嚴(yán)重；二是陽(yáng)極催化劑即貴金屬鉑價(jià)格昂貴，而且對(duì)于催化甲醇反應(yīng)的活性較低。因此開發(fā)出成本低、性能高的質(zhì)子交換膜是勢(shì)在必行的一個(gè)重要研究課題。本論文正是立足于現(xiàn)實(shí)條件并朝此方向進(jìn)行的努力探索和嘗試。
　　聚醚醚酮因具有性能優(yōu)良，價(jià)格低廉的特點(diǎn)而有望成為傳統(tǒng)全氟磺酸質(zhì)子交換膜的理想替代品。其磺化物即磺化聚醚醚酮（

2、SPEEK），具有質(zhì)子電導(dǎo)率較高，機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性良好的特點(diǎn)。在此過(guò)程中高電導(dǎo)率要求磺化聚醚醚酮具有較高的磺化度，但是磺化度越高膜的尺寸穩(wěn)定性就越低。為了解決這個(gè)矛盾，本課題對(duì) SPEEK進(jìn)行了改性，而摻雜是對(duì)物質(zhì)進(jìn)行改性的常用方法。本論文中使用的即是無(wú)機(jī)—有機(jī)直接摻雜的改性方法。
　　本文使用水熱合成法制備用于摻雜改性的無(wú)機(jī)物—LTA沸石，并且通過(guò)改變反應(yīng)條件來(lái)控制沸石顆粒的尺寸；對(duì)聚醚醚酮進(jìn)行磺化，得到磺化聚醚醚酮—SPEE

3、K，然后將制備的LTA沸石直接摻雜進(jìn)膜溶液中制備復(fù)合質(zhì)子交換膜；最終檢測(cè)膜的各種性能，包括吸水率，溶脹率，甲醇滲透性，離子交換容量以及質(zhì)子電導(dǎo)率等。
　　制備出不同晶粒度（500～700nm、200～300nm以及~90nm）的LTA沸石，并且尺寸均勻，穩(wěn)定。制備了沸石質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為2.5％、5%、7.5%以及10%的復(fù)合質(zhì)子交換膜，并且測(cè)試了復(fù)合膜的各種性能。研究表明：無(wú)機(jī)摻雜物會(huì)與磺化聚醚醚酮之間發(fā)生氫鍵作用，因而復(fù)合膜的溶