改性Nafion膜在直接醇类燃料电池中应用的研究

来源 :中国科学院大连化学物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wMystarw
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聚合物电解质膜是直接醇燃料电池(DMFC)的关键材料。但目前广泛使用的Nafion(R)电解质膜甲醇渗透严重,而且市售价格较高。甲醇渗透会极大地影响电池性能,同时造成燃料的浪费;因此以较小的成本开发研制适用于直接醇类燃料电池中的阻醇电解质膜对于提高电池性能,加少燃料浪费和环境的保护重要的实际意义。 为节约成本,本文首先利用异丙醇水溶液溶解废弃Nafion(R)膜回收得Nafion溶液作为原料开发新膜。结果表明:体积浓度在60﹪-75﹪之间的异丙醇水溶液能在220℃较快的溶解Nafion(R)膜。利用高沸点溶剂制备再铸膜,再铸膜的酸度(EW)和溶胀度(SW)接近商品膜;红外光谱、X射线衍射分析表明再铸膜具有与商品膜相似的结构;甲醇渗透测定结果表明:具有相同厚度时,再铸膜比商品Nafion(R)115膜甲醇渗透率低。 为降低甲醇渗透,同时减少掺杂物对复合膜电导率的影响,本文采用带有质子导体的掺杂物即磺化的二苯基二甲氧基硅烷(sDDS)和Nafion溶液共混,浇铸制膜。结果表明掺杂磺化硅烷的复合膜的电导率相比于商品膜下将不是很明显,同时电阻远小于掺杂未磺化硅烷的复合膜的电阻;而甲醇渗透等测试结果表明:在相同条件下,复合膜的甲醇渗透率比Nafion再铸膜的显著降低。 本文又进行了巯基硅烷/Nafion复合膜的研究。通过调节材料中硅烷(巯基硅烷是其中之一)种类和含量来调变复合材料的亲水-憎水平衡。制备的有机硅含量为5﹪的125微米复合膜可将甲醇的渗透率降至Nafion(R)115膜的1/2,同时可维持电池性能与之相近。
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