全氟磺酸電解質(zhì)膜的自由基腐蝕與缺陷基團(tuán)穩(wěn)定化研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池作為本世紀(jì)至關(guān)重要的替代電源設(shè)備，其性能受到廣泛的關(guān)注，然而制約其發(fā)展的成本與壽命問題，也不得不被引起重視。其化學(xué)耐久性作為影響其壽命的重要原因之一，也備受關(guān)注。本文從化學(xué)退化行為、退化機(jī)理以及化學(xué)耐久性改善措施方面對全氟質(zhì)子交換膜的化學(xué)耐久性進(jìn)行的總結(jié)，目前的研究進(jìn)展表明質(zhì)子交換膜的失效主要原因是自由基攻擊高分子的缺陷末端基團(tuán)，將羧酸基團(tuán)還原成二氧化碳和F離子，從而導(dǎo)致樹脂高分子開鏈?zhǔn)椒纸舛?；羥基自由基來源于雙氧

2、水分解而產(chǎn)生，其產(chǎn)生速度隨溫度升高而升高、膜中的氫氧氣體擴(kuò)散隨濕度降低而增大。因此，在膜中摻雜自由基捕獲劑以減少雙氧水和自由基的濃度，或者消除高分子的末端缺陷基團(tuán)有利于提高膜的化學(xué)耐久性。
　　 這里提出了對全氟磺酸簡易的化學(xué)穩(wěn)定性改性的方法是在不斷升高的溫度下載反荷離子和多元醇的協(xié)助下對缺陷基團(tuán)水熱脫羧法。然而對于多元醇溶劑的選取我們通過一系列的實(shí)驗(yàn)測試，結(jié)果表明乙二醇比起異丙醇作為溶劑參與反應(yīng)，具有更大的優(yōu)勢。在溫度升高的過

3、程中，其羧基缺陷基團(tuán)都有一定的減少，然而乙二醇的降低比異丙醇要更明顯。還有在220℃下，以乙二醇作為溶劑的全氟磺酸電解質(zhì)也比以異丙醇作為溶劑的全氟磺酸電解質(zhì)膜的缺陷基團(tuán)更加少。所以綜合一系列因素在接下來的實(shí)驗(yàn)中，選擇乙二醇作為溶劑參與反應(yīng)。
　　 對上面提出的對全氟磺酸簡易的化學(xué)穩(wěn)定性改性的方法是在不斷升高的溫度下載反荷離子和乙二醇的協(xié)助下對缺陷基團(tuán)水熱脫羧法。結(jié)果表明末端缺陷羧基基團(tuán)能被廣泛地移除，并且在200-220℃下脫羧