磺化聚醚醚酮-磷酸改性粒子復(fù)合膜制備與質(zhì)子傳遞強(qiáng)化.pdf

1、質(zhì)子交換膜是燃料電池的核心部件,強(qiáng)化膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率是提高電池綜合性能的關(guān)鍵問題。本論文分別制備了磷酸微球、磷酸微囊及磷酸納米管,然后將它們分散到磺化聚醚醚酮(SPEEK)中制備復(fù)合膜。通過優(yōu)化膜質(zhì)子載體、保水特性及質(zhì)子傳遞通道,強(qiáng)化質(zhì)子采用跳躍機(jī)理和運(yùn)載機(jī)理進(jìn)行傳遞。
　　第一部分為磺化聚醚醚酮/磷酸微球復(fù)合膜制備與質(zhì)子傳遞強(qiáng)化。本章我們?cè)O(shè)計(jì)制備了核殼結(jié)構(gòu)的磷酸微球,并將其分散到SPEEK中制備復(fù)合膜。兩性磷酸根既可作為質(zhì)子傳遞供

2、體也可作為受體;磷酸根與水分子間可以形成動(dòng)態(tài)氫鍵網(wǎng)絡(luò),促進(jìn)了跳躍型質(zhì)子傳遞過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在40℃,20％相對(duì)濕度下,填充有15wt.%磷酸微球的復(fù)合膜垂直向的質(zhì)子傳導(dǎo)率(測(cè)試90min)高達(dá)0.0066S/cm,比空白膜(0.0011S/cm)的高出5倍。
　　第二部分為磺化聚醚醚酮/磷酸微囊復(fù)合膜制備與質(zhì)子傳遞強(qiáng)化。水是質(zhì)子采用運(yùn)輸機(jī)理傳遞的媒介。在上部分工作的基礎(chǔ)上,我們?cè)O(shè)計(jì)制備了磷酸微囊,然后將其分散到SPEEK中制備復(fù)合

3、膜。微囊內(nèi)腔具有較大的儲(chǔ)水空間,提高了膜的吸水和保水能力,進(jìn)而強(qiáng)化膜質(zhì)子傳導(dǎo)能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在40℃,20%相對(duì)濕度下,內(nèi)腔尺寸為128nm的微囊填充復(fù)合膜垂直向的質(zhì)子傳導(dǎo)率(測(cè)試90min)高達(dá)0.0142S/cm,比空白膜(0.0011S/cm)的高12倍,這一結(jié)果和膜的保水特性相一致。
　　第三部分為磺化聚醚醚酮/磷酸納米管復(fù)合膜制備與質(zhì)子傳遞強(qiáng)化。連續(xù)質(zhì)子傳遞通道是高效質(zhì)子傳遞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在前兩部分工作的基礎(chǔ)上,我們?cè)O(shè)計(jì)制