燃料電池質(zhì)子交換膜的結構調(diào)控研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（簡稱PEMFC）以其高效、環(huán)保及能量密度高等諸多優(yōu)勢而具有廣闊的發(fā)展前景。PEMFC性能強烈依賴于所用質(zhì)子交換膜的質(zhì)子導電率，但目前PEMFC中所廣泛采用質(zhì)子交換膜的導電率并不理想，尤其是在高溫和低濕度的條件下。本論文在提高Nafion膜和磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜質(zhì)子導電率方面進行了新的嘗試。
　　我們首次采用Nafion/N,N-二甲基甲酰胺(Nafion/DMF)和非溶劑四氯乙烯（TCE）組成的分相鑄膜

2、液制備Nafion膜。所得Nafion膜中親水通道尺寸增加，相分離程度加劇，親水團簇變大，膜的含水量大幅度提高。室溫下Nafion膜透水率和垂直向質(zhì)子導電率均提高了20％。首次采用SPEEK/DMF/TCE(或SPEEK/DMF/對二甲苯（PX）)分相鑄膜液體系制得SPEEK膜，其透水率提高了30%，垂直向質(zhì)子導電率提高了40%左右。
　　在成膜過程中對上述分相鑄膜液體系施加沿膜厚方向的交流電場，制得的Nafion膜內(nèi)碳氟鏈形成的

3、纖維狀結構沿電場方向線性排列，而側鏈上的離子基團在這些纖維狀結構的表面附近分布。膜的含水率、透水率及垂直向質(zhì)子導電率較未經(jīng)電場修飾的膜有顯著提高。我們分別在電場頻率為0.1Hz、1Hz、10Hz和100Hz的條件下制備了一系列Nafion膜，發(fā)現(xiàn)電場作用于鑄膜液的最佳頻率為1Hz，在此頻率下制得膜的垂直向?qū)щ娐首罡?。還利用鑄膜液水平向電阻監(jiān)測裝置實時測量鑄膜液在成膜過程中水平向阻值的變化，發(fā)現(xiàn)電場對均相的Nafion/DMF體系無定向效