質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極制備和性能的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)具有高能量密度、運(yùn)行溫度低和穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)，在航天領(lǐng)域、潛艇、電動(dòng)車等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。為使PEMFC能夠早日實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)，各國(guó)科研工作者正在致力于相關(guān)材料的研究，力圖降低PEMFC成本，提高PEMFC的性能。本文的研究?jī)?nèi)容主要有兩個(gè)方面：(1)CCM(catalyst coated membrane)方法制備膜電極工藝的研究；(2)溶脹法制備Nafion/TiO2復(fù)合膜的工藝以及對(duì)其性能的研究。

2、
　　 本文研究了CCM方法制備膜電極的工藝，確定了催化劑層最佳Nafion載量范圍；制備了陰極為雙層，其中Nafion載量不同的催化劑層，結(jié)果表明其性能要優(yōu)于單層；在質(zhì)子交換膜以及催化劑層之間加入Nafion層可提高PEMFC性能。
　　 本文研究了催化劑層不同有機(jī)溶劑、溶劑使用量以及揮發(fā)速度的影響。對(duì)MEA的陰極進(jìn)行了研究，主要研究了Pt載量、Pt擔(dān)量以及水熱處理后的影響。
　　 本文研究了溶脹法制備Nafi

3、on/TiO2復(fù)合膜的工藝，確定選擇鈦酸丁酯、異丙醇作為起始原料；確定了溶膠凝膠反應(yīng)的發(fā)生的兩個(gè)必要條件，充足的水以及外界給予的能量，所以反應(yīng)條件選擇水浴加熱；后處理中采用真空干燥，則是使TiO2由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變以及促進(jìn)其網(wǎng)絡(luò)的形成的。通過XRD，ESEM對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行物理化學(xué)性能的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，摻雜在Nafion膜內(nèi)的TiO2為銳鈦礦晶型。Nafion/TiO2復(fù)合膜的性能主要與TiO2的荷載量有關(guān)，而TiO2的荷載量主要與浸泡

4、液中鈦酸丁酯的濃度有關(guān)。
　　 本文研究了鈦酸丁酯的濃度對(duì)復(fù)合膜性能的影響，并確定了復(fù)合膜制備的最佳濃度范圍。在此基礎(chǔ)上研究了Nafion1135/TiO2復(fù)合膜的自增濕性能，通過評(píng)價(jià)復(fù)合膜與Nafion膜制備的膜電極在不增濕操作條件下的性能，結(jié)果表明，復(fù)合膜制備的膜電極在不增濕操作條件下的性能要優(yōu)于Nafion膜制備的膜電極在外增濕條件操作下的性能；同時(shí)還研究了電池溫度對(duì)復(fù)合膜制備的膜電極性能的影響，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，隨