SPEEK/HPW@SiO2复合质子交换膜的研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:A_TRY
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磺化聚醚醚酮(SPEEK)在质子交换膜的研究中还存在一些问题:低磺化度(DS)下,电导率低;高磺化度下,吸水过多,膜发生溶胀。这些特征直接影响了SPEEK膜性能,进而影响整个燃料电池的性能。为了解决这一问题,可将磷钨酸(HPW)掺杂到SPEEK基体中,以保证SPEEK在适当的磺化度下具有较高的电导率。然而,由于HPW极易溶于水,易从膜内流失,所以HPW在膜内的锚定问题成为了研究热点。本论文将硅烷偶联剂KH550改性前后的(1)花瓣状介孔二氧化硅(分别记为MSNs和K-MSNs),(2)棒状和球状介孔二氧化硅分子筛(分别记为r-SiO2和s-SiO2以及K-r-SiO2和K-s-SiO2)引入到SPEEK质子交换膜中,用于锚定HPW。研究了复合膜的性质:包括吸水率,尺寸稳定性,质子电导率以及电导率稳定性等性能,并探究了KH550改性的介孔SiO2纳米粒子对复合膜性能的影响。结果表明(1)SPEEK/[email protected]的电导率比纯SPEEK膜提高了26.8%,60℃下,浸泡240 h之后,SPEEK/HPW复合膜的电导率降低了28.7%,SPEEK/[email protected]复合膜的电导率降低了15.1%;氨基改性之后,SPEEK/HPW@K-MSNs-x复合膜的性能优于SPEEK/HPW@MSNs-x。(2)在分子筛复合膜中,SPEEK/HPW@r-SiO2-0.5复合膜和SPEEK/HPW@s-SiO2-0.5复合膜的电导率分别比纯膜提高了27.0%和19.3%;KH550改性之后,SPEEK/HPW@K-r-SiO2-1.0复合膜和SPEEK/HPW@K-s-SiO2-1.0复合膜电导率分别比SPEEK提高了50.7%和28.1%,60℃下,浸泡240 h之后两种复合膜的电导率分别下降了3.5%和13.7%。此外,加入介孔二氧化硅后,复合膜的吸水率明显增加。
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