DMFC用亞微米H-X沸石摻雜Nafion的選擇性機(jī)理研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池是燃料電池的一種，由于其具有能量密度高，成本低，組裝簡單，燃料可再生，電源移動方便等優(yōu)點(diǎn)，因此可廣泛應(yīng)用于日常生活中。例如它可作為便攜式電源，新能源汽車/船只，供電站等，因此對它的研究也正日漸加深。直接甲醇燃料電池的核心部件為電池內(nèi)部的質(zhì)子交換膜。目前主要材料為美國杜邦公司生產(chǎn)的Nafion質(zhì)子交換膜，但是這種質(zhì)子交換膜因存在甲醇滲透率過高以及在高溫/含水量低的情況下質(zhì)子交換膜質(zhì)子導(dǎo)電率低的問題，所以對其進(jìn)行改性便顯得很

2、有必要。
　　本文中我們以先前對Na-X型沸石和NH4-X型沸石研究為基礎(chǔ)，深入研究亞微米尺寸H-X型沸石對復(fù)合質(zhì)子交換膜的各項(xiàng)性能影響。用來作為摻雜材料以提高復(fù)合質(zhì)子交換膜的選擇性。我們用水熱法合成制備出尺寸為30-50nm，500-700nm，1-1.5μm的Na-X型沸石，先將其轉(zhuǎn)化為NH4-X型沸石，然后再轉(zhuǎn)化為H-X型沸石。摻雜不同種類的沸石，通過溶液重鑄法制備出相應(yīng)的Nafion復(fù)合質(zhì)子交換膜。對制備出的沸石材料以及復(fù)

3、合質(zhì)子交換膜進(jìn)行XRD，SEM/EDS，F(xiàn)T-IR，TGA/DSC等分析方法對其表征和分析。同時(shí)對復(fù)合質(zhì)子交換膜的吸水性，離子交換量進(jìn)行測試，我們也要完成對質(zhì)子交換膜的甲醇滲透性以及質(zhì)子導(dǎo)電性的測試，最后對質(zhì)子交換膜組裝成單電池用2mol/L的甲醇進(jìn)行測試。
　　測試結(jié)果表明摻雜沸石后的質(zhì)子交換膜的吸水能力、離子交換容量、甲醇滲透率、質(zhì)子導(dǎo)電率在與純Nafion質(zhì)子交換膜的這些性能相比都有了不同程度的提升。NH4-X/Nafion

4、復(fù)合質(zhì)子交換膜的吸水能力、甲醇滲透率整體上要比H-X/Nafion的復(fù)合質(zhì)子交換膜要好，但是離子交換容量和質(zhì)子導(dǎo)電率方面較弱。當(dāng)沸石的加入量為2.5wt％時(shí)其復(fù)合質(zhì)子交換膜的選擇性整體上比含量為5wt%的要高，相比于未經(jīng)改性的質(zhì)子交換膜，復(fù)合質(zhì)子交換膜的甲醇滲透率下降了一半以上，而且復(fù)合質(zhì)子交換膜的選擇性也提高到了8倍左右。在沸石含量為2.5wt%的NH4-X/Nafion復(fù)合質(zhì)子交換膜和H-X/Nafion的復(fù)合質(zhì)子交換膜組成的單電池