基于氧化石墨烯復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征.pdf

1、作為一種新興的頗具發(fā)展?jié)摿Φ哪芰哭D(zhuǎn)化方式，直接甲醇燃料電池(DMFCs)以其高能量密度和環(huán)境友好性吸引了眾多研究者的目光。質(zhì)子交換膜在直接甲醇燃料電池中分隔陽極和陰極，并起著傳導(dǎo)質(zhì)子的作用，需要具備高效性和良好的穩(wěn)定性。Nafion(@)膜是由疏水的C-F主鏈和親水的-SO3H支鏈組成，因具有較高的質(zhì)子傳導(dǎo)能力和良好的抗氧化穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用在質(zhì)子交換膜中，然而Nafion(@)膜甲醇滲透性較高，甲醇易從陽極滲透到陰極，造成開路電壓降低并

2、且使催化劑中毒。因此本課題利用阻醇性較好的氧化石墨烯制備復(fù)合質(zhì)子交換膜，提高膜的綜合性能。
　　本文制備了一種新型的Nafion/氧化石墨烯復(fù)合質(zhì)子交換膜。利用層層自組裝的方法，以對苯二胺鹽酸鹽作為連接劑，將氧化石墨烯組裝在Nafion(@)117膜表面，有效防止氧化石墨烯溶于水中并賦予了復(fù)合膜良好的穩(wěn)定性。組裝80層氧化石墨烯的復(fù)合膜甲醇滲透率在30℃下達(dá)6.7×10-8 cm2·s-1，約低于同等條件下Nafion(@)117

3、膜兩個數(shù)量級，相對選擇性最高達(dá)Nafion(@)117的5倍，在Fenton試劑中完全破碎的時間是Nafion(@)117的10倍。在單電池測試中，組裝50層的復(fù)合膜開路電壓為0.67 V，在電流密度為200 mA·cm-2處獲得最高功率密度64.38mW·cm-2。
　　本文還制備了一種磺化含酚酞側(cè)基聚芳醚酮(SPEK-C)/氧化石墨烯雜化質(zhì)子交換膜。采用共混的方法，以氧化石墨烯作為填充劑與SPEK-C復(fù)合制備質(zhì)子交換膜。80℃