高溫自增濕質(zhì)子交換膜與催化層親水材料研究.pdf

1、自增濕膜電極是一種通過將質(zhì)子交換膜燃料電池自身反應(yīng)產(chǎn)生的水分用來給膜電極進(jìn)行增濕的新型膜電極。這種膜電極主要是通過對(duì)膜電極材料進(jìn)行自增濕改性或結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得膜電極能在低濕的條件下保持良好的保水吸濕性能或使得陰極的產(chǎn)物水反擴(kuò)散到電解質(zhì)膜和陽極。這種膜電極運(yùn)用到燃料電池中，不僅能大大提高上述高溫質(zhì)子交換膜燃料電池和空冷質(zhì)子交換膜燃料電池的電池輸出性能，也能簡化燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和降低燃料電池的高昂成本，這對(duì)于未來燃料電池作為一種新能源設(shè)備運(yùn)用

2、于人類生產(chǎn)和生活，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化具有非常重大的意義。
　　本文對(duì)自增濕膜電極材料的研究主要包括兩個(gè)方面：自增濕質(zhì)子交換膜材料的研究和自增濕催化層親水材料的研究。首先，本文通過探尋短鏈全氟磺酸材料在高溫自增濕膜電極的質(zhì)子交換膜中的物理及電化學(xué)方面的性能優(yōu)勢(shì)，并通過加入PTFE制備Aquivion/PTFE短鏈復(fù)合膜解決短鏈全氟磺酸質(zhì)子交換膜在吸水后產(chǎn)生較大的溶脹應(yīng)力而導(dǎo)致物理穩(wěn)定性差的問題。制備出物理及電化學(xué)性能均優(yōu)異的短鏈自增濕復(fù)合膜

3、。另外，本文還研究通過靜電自組裝制備納米親水顆粒Nafion/Silica材料以替代傳統(tǒng) Nafion樹脂材料對(duì)催化層進(jìn)行親水改性的方式，提高膜電極催化層在低濕條件下的自增濕保水性能。制備出Nafion/SiO2自增濕催化層。通過相關(guān)測(cè)試分析，主要得出以下結(jié)論：
　　本文主要結(jié)論有：
　?。?）制備的Aquivion/PTFE短鏈復(fù)合膜在低濕條件下具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，并且由于PTFE基體膜的加入短鏈樹脂膜的物理穩(wěn)定性能也大