離子液體摻雜磺化聚醚醚酮質(zhì)子交換膜的制備與研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)由于其具有能量轉(zhuǎn)換效率高和無污染等優(yōu)點(diǎn)而在汽車和固定電站電源方面有著廣泛的應(yīng)用前景。提高燃料電池工作的溫度可以解決催化劑毒化、簡(jiǎn)化水熱管理和改善電池陰陽(yáng)極的電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；而傳統(tǒng)的質(zhì)子交換膜材料(Nafion)由于其制造成本偏高、質(zhì)子傳導(dǎo)能力嚴(yán)重依賴于水分和較低的玻璃化溫度等缺點(diǎn)限制了其在高溫燃料電池中的應(yīng)用；因此，開發(fā)出一種新型的適

2、于高溫下使用的質(zhì)子交換膜材料成為實(shí)現(xiàn)燃料電池高溫運(yùn)行的關(guān)鍵，基于此，本文通過合成可控的磺化聚醚醚酮、制備出離子液體摻雜的復(fù)合質(zhì)子交換膜，并對(duì)不同離子液體含量、成膜工藝等因素進(jìn)行研究，此外也對(duì)高溫下的質(zhì)子傳導(dǎo)機(jī)理進(jìn)行初步的分析，得到以下結(jié)論：
　　 1)合成了磺化度可控的SPEEK，通過對(duì)其性能的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其在高溫下具有較好的熱穩(wěn)定性能和機(jī)械性能；制備了出不同類型的SPEEK/ILs復(fù)合膜，對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)：離子液體含量在6

3、0Wt％時(shí)，復(fù)合膜表現(xiàn)出較好的質(zhì)子傳導(dǎo)性能和機(jī)械強(qiáng)度；對(duì)復(fù)合膜表面電勢(shì)(EFM)進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)在膜表面存在電勢(shì)差，這是由吸附在膜表面的自由電荷所產(chǎn)生的，由于電勢(shì)差的存在，為膜的質(zhì)子傳導(dǎo)提供了動(dòng)力源泉；
　　 2)流失實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：流失之后的復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)性能會(huì)急劇下降，其微觀結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生較大改變，流失率與咪唑環(huán)上的取代基有關(guān)，取代基的鏈長(zhǎng)越長(zhǎng)，流失率越小，癸基(C8)的流失率會(huì)好于丁基(C4)，由于SPEEK/ILs復(fù)合膜是設(shè)計(jì)在