燃料電池用SPEEK-H-PTFE復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池以氫氣或者甲醇作為燃料，通過電化學(xué)反應(yīng)將儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，能量密度高、環(huán)境友好，是一種很有前途的潔凈、高效的能源技術(shù)。質(zhì)子交換膜在燃料電池中起著傳導(dǎo)質(zhì)子以及阻隔反應(yīng)燃料和氧化劑的功能。目前廣泛應(yīng)用的全氟磺酸質(zhì)子交換膜由于成本高，工作溫度低(<100℃)，以及甲醇透過系數(shù)高等原因，限制了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。因此，低成本、高性能的新型質(zhì)子交換膜材料的開發(fā)和研究顯得非常有意義。本論文制備了高填充度的親水性多孔聚四

2、氟乙烯(H-PTFE)增強(qiáng)的碳?xì)浠撬釓?fù)合質(zhì)子交換膜，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析。 用濃硫酸做磺化劑，采用直接磺化法制備不同磺化度的SPEEK樹脂；通過化學(xué)改性的方法對(duì)PTFE多孔膜進(jìn)行親水處理，采用壓差技術(shù)實(shí)現(xiàn)SPEEK樹脂在H-PTFE多孔膜中充分填充。SPEEK/H-PTFE復(fù)合膜的含水率、溶脹率和機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)于相同磺化度的SPEEK均質(zhì)膜均有所改善和提高。單電池的性能測(cè)試結(jié)果表明H-PTFE多孔膜孔隙率越大、厚度越薄、SPE

3、EK樹脂磺化度越高，單電池性能越好；復(fù)合膜(DS=0.68 15μm)組裝的單電池在600mA/cm<'2>運(yùn)行200小時(shí)，電池電壓保持穩(wěn)定，說(shuō)明由SPEEK樹脂和H-PTFE多孔膜構(gòu)成的界面足夠穩(wěn)定，可以經(jīng)受住電池運(yùn)行條件的考驗(yàn)；單電池運(yùn)行過程中，電極和復(fù)合膜之間也未出現(xiàn)剝離現(xiàn)象，證明該復(fù)合膜完全適用于PEMFC。室溫下，SPEEK/H-PTFE復(fù)合膜的甲醇透過系數(shù)隨樹脂磺化度的增大而增大，SPEEK樹脂的磺化度為75％時(shí)，復(fù)合膜的甲