基于Nafion膜改性的新型質子交換膜的制備與表征.pdf

1、質子交換膜燃料電池以氫氣或者甲醇作為燃料，通過電化學反應將儲存在燃料中的化學能直接轉化為電能，能量密度高、環(huán)境友好，是一種很有前途的潔凈、高效的能源技術。質子交換膜在燃料電池中起著傳導質子以及阻隔反應燃料和氧化劑的功能。目前廣泛應用的全氟磺酸質子交換膜由于成本高，工作溫度低，以及甲醇透過系數(shù)高等原因，限制了其產(chǎn)業(yè)化應用。本文對Nafion膜的缺陷進行改性，以提高Nafion膜的保水能力，改善Nafion膜的阻醇性能和降低成本為主要目標，

2、研究和制備了多種新型復合膜。主要成果如下： ⑴采用摻雜親水無機物的方法改性Nafion膜，首次制備了Nafion/鈦酸鈉納米管復合膜和Nafion/皂土插層復合膜。SEM和XRD表明無機物在膜內分布均勻，沒有發(fā)生團聚。著重考察了復合膜的含水率隨溫度和無機物摻雜量的變化趨勢及含水率對質子電導率的影響。實驗證實復合膜具有優(yōu)異的保水性能，含水率的升高改善了膜的導電性能，使復合膜在高溫下的電導率增幅明顯加大。 ⑵采用共混法制備了

3、Nafion/PVDF共混膜和Nafion/SPSF共混膜。著重考察了共混膜的甲醇透過系數(shù)隨溫度和聚合物摻雜量的變化趨勢及含水率和溶脹度等物化性能。利用隔膜擴散法測定甲醇透過系數(shù)，結果表明PVDF和SPSF的加入顯著改善了共混膜的阻醇性能，與Nafion膜相比甲醇透過系數(shù)下降了約1個數(shù)量級。 ⑶制備了Nafion/Na2Ti307/H-PTFE復合膜和Nafion/CNFs復合膜。著重考察了復合膜的機械性能和質子電導率。由于增強