SiO2复合质子交换膜的性能.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)NovemberActaPhys．一Chim．Sin．，2010，26(11)：2967-29742967【Article】www．whxb．pku．edu．cnSPES／PWA／SiO2复合质子交换膜的性能龚春丽周毅，闫礼成z文胜1)2，郑根稳(孝感学院化学与材料科学学院，湖北孝感432000；。湖北大学材料科学与工程学院，武汉430062)摘要：以磺化聚醚砜(SPES)为基体，以不同比例的SiO溶胶与磷钨酸(PWA)为掺杂物，制备了一种有望用于直接甲醇燃料电池(DMFC)的新型SPES／PWA／SiO有机．无机复合膜，并经热失重分析(TGA)

2、、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)．X射线能谱分析(EDX)等对膜的结构和性能进行了表征，探讨了复合膜用作质子交换膜的可能性．结果表明：复合膜较纯SPES膜具有更高的热稳定性、玻璃化转变温度和吸水率；虽然在室温和电池操作温度(80℃)下，复合膜的拉伸强度均低于纯SPES膜，但即使当SiO。含量高达20％)时，复合膜的拉伸强度仍高于Nation112膜的；SEM图片显示SiO。和PWA在膜中分布均匀，这将有利于连续质子传输通道的形成．对于SiO含量为l5％()，PWA含量为6％()的复合膜，其室温质子传导率达到了0．034S·cm～，与Nafion112膜的相当，但其甲醇渗透率明显降

3、低，仅为商用Nafion112膜的七分之一左右，这表明该复合膜在直接甲醇燃料电池中具有良好的应用前景．关键词：直接甲醇燃料电池；磺化聚醚砜；二氧化硅；磷钨酸；复合膜中图分类号：0646PropertiesofSPES／PWA／SiO2CompositeProtonExchangeMembranesGONGChun—LiZHOUYiYANLi—ChengWENSheng'。ZHENGGen—Wen(FacultyofChemist~andMaterialsScience，XiaoganUniversity,Xiaogan432000,HubeiProvince，PR．China；2Faculty

4、ofMaterialsScienceandEngineering．HubeiUniversity,Wuhan430062,PR．China)Abstract：Novelsulfonatedpoly(ethersulfone)(SPES)~hosphotungsticacid(PWA)／silicaorganic—inorganiccompositemembranesforapplicationindirectmethanolfuelcells(DMFCs)werepreparedbydopingSiO2solandP、ⅣAintoSPESmatrix．Thestructureandperfor

5、manceoftheobtainedmembraneswerecharacterizedbythermogravimetricanalysis(TGA)，differentialscanningcalorimetry(DSC)，andscanningelectronmicroscopy—energydispersiveX—rayspectroscopy(SEM—EDX)，etc．ComparedwiththepureSPESmembrane，Si02andPWAdopingledtohigherthermalstabilities，ahigherglasstransitiontemperatu

6、re(T0，andhigherwateruptake．At20℃andafuelcelloperatingtemperatureof80℃．thetensilesfengthofallthecompositemembraneswaslowerthanthatoftheSPESmembrane．However，evenwhenthecontentofSiO2wasashighas20％(埘)，thecompositemembranestillpossessedahigherstrengththanaNation112membrane．Themorphologyofthecompositememb

7、ranesindicatedthatSiO2andPvAwereuniformlydistributedthroughouttheSPESmatrix，whichmayfacilitateprotontransport．Theprotonconductivityofthecompositemembrane(SPES—P-S15％：15％)Si02and6％)PWA)reached0．034S·cm