mfc用有机无机复合质子交换膜的制备分析

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1、优秀毕业论文摘要质子交换膜是直接甲醇燃料电池(DMFC)的核心材料，起着分隔阴阳两极、传输水合质子等重要作用。商业化的Nation膜在氢氧(空)质子交换膜燃料电池中已取得了成功的应用，但用于DMFC时存在甲醇渗透率高、尺寸稳定性差等缺陷。本文以自制磺化聚醚醚酮(sPEEK)作为基体聚合物，制备了磺化聚醚醚酮／磷酸锆(sPEEK／ZrP)复合质子交换膜和交联磺化聚醚醚酮／二氧化硅(xsPEEK／Si02)复合膜，有效地提高了膜的阻醇性能和尺寸稳定性。l、以sPEEK为基体，采用溶胶．凝胶法原位生成磷酸锆(ZrP)，制备了sPEEK／ZrP复合质子交换膜，研究了复合膜的结构和性

2、能。研究结果表明：Q．ZrP在聚合物基体中原位生成，并与有机基体结合紧密；ZrP的加入提高了复合膜的热稳定性和阻醇性能，当ZrP含量为30wt．％时，复合膜的甲醇渗透系数比sPEEK膜降低了47．5％；在100％相对湿度条件下，复合膜的稳定温度随ZrP的含量增加而升高，含ZrP20wt．％以上的复合膜能稳定到80℃以上；质子传导率在低温下略有降低，但随温度的升高质子传导率有所增加，当温度为80℃时，质子传导率与Nafionl15膜相当。2、以硼氢化钠(NaBH4)为还原剂将sPEEK的羰基还原，合成了含羟基sPEEK中间体聚醚醚醇(sPEEA)；以正硅酸乙酯(TEOS)为前

3、驱体，控制水解过程制备硅溶胶；按比例混合sPEEA和硅溶胶，再以硫酸为脱水剂制备交联复合膜(xsPEEK／Si02)。研究了sPEEK还原反应和TEOS的水解缩合反应规律，测试了交联产物的交联度、溶胀度，以及交联复合膜的微观结构、质子传导率、甲醇渗透系数等。结果表明：制备的交联膜都具有100％的交联度，随硫酸用量的增大，膜的溶胀度逐渐减小，甚至小于Nafionl15。TEOS的凝胶时间随温度的升高和乙醇用量的减少而缩短，Si02在复合膜中分散良好。不同Si02含量复合膜的质子传导率均高于Nafionl15，且随温度的升高和Si02含量的减少而增大，膜的甲醇渗透系数随Si02

4、含量的增大而减小，含8wt．％Si02杂化膜的甲醇渗透系数较Nafionl15低一个数量级，降至10‘7cmLs～，阻醇性能有较大的提高。精品参考文献资料优秀毕业论文关键词：直接甲醇燃料电池，质子交换膜，磺化聚醚醚酮，有机无机复合膜，磷酸锆精品参考文献资料优秀毕业论文ABSTRACTProtonexchangemembrane(PEM)iSoneofthecorecomponentSindirectmethanolfuelcells(DMFC)，whichplaysthecriticalroleofseparatinganodeandcathodeofDMFCandtran

5、sferringhydratedprotons．AlthoughthecommercializedNationmembraneshavebeensuccessfullyappliedinthehydrogenprotonexchangemembranefuelcells(PEMFC)，theirhighmethanolpenetratingcoefficientandpoordimensionstabilityhavelimitedtheiruseinD～伍C．InordertoovercomethedeficienciesofNationmembranes．inthiss

6、tudythesulfonatedpolyetheretherketone／zirconiumphosphatecompositePEMs(sPEEK／ZrP)andthecrosslinkedsPEEK／Si02compositePEMs(xsPEEK／Si02)wererespectivelypreparedbasedonsulfonatedpolyetheretherketon(sPEEK)．1．ThesPEEK／ZrPcompositePEMswerepreparedbyasol—gelmethodinwhichzirconiumphosphateswereform

7、edin—situintheorganicsolutionofsPEEK．Themicrostructuresandpropertiesofcompositemembraneswereinvestigated．TheresultsindicatedthatQ．zirconiumphosphateswereformedinthecompositemembrane，andhadagoodcombinationwiththeorganicphase．Thethermalstabilitiesincreasedwithth