有序磺化介孔二氧化硅電解質(zhì)的制備及其性能表征.pdf

1、高溫下運行的燃料電池因可以提高催化劑的CO耐受性、電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)速率和簡化水熱管理等特點，已經(jīng)成為燃料電池研究開發(fā)的主要熱點之一。然而，目前普遍使用的全氟磺酸樹脂膜材料因依賴水傳導(dǎo)質(zhì)子，且在高溫、低濕度環(huán)境下的質(zhì)子傳導(dǎo)率低等問題，嚴重影響了電池的性能。因此，研究開發(fā)出在高溫、低濕度環(huán)境下，具有高的質(zhì)子傳導(dǎo)率和高的熱穩(wěn)定性的質(zhì)子交換膜材料仍然是現(xiàn)階段燃料電池發(fā)展面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)之一。本文采用靜電自組裝法制備各種不同結(jié)構(gòu)的介孔二氧化硅材料，

2、并對它們進行磺化表面改性，以提高介孔二氧化硅電解質(zhì)在高溫下的質(zhì)子傳導(dǎo)率，滿足質(zhì)子交換膜燃料電池在高溫下運行的要求。另外，文中還對磺化介孔二氧化硅電解質(zhì)的阻醇性能進行研究。通過研究得到以下主要結(jié)論：
　　 (1)采用靜電自組裝法制備的介孔二氧化硅材料具有長程有序的周期性介孔結(jié)構(gòu)和比較窄的孔徑分布，通過對介孔二氧化硅材料進行熱分析發(fā)現(xiàn)，其具有良好的熱穩(wěn)定性。
　　 (2)對介孔二氧化硅材料進行磺化改性后發(fā)現(xiàn)，小角XRD和TE

3、M分析結(jié)果顯示，介孔二氧化硅仍然保持了長程有序的結(jié)構(gòu)，同時孔徑減小、孔道均一。長程有序的孔道結(jié)構(gòu)有利于形成質(zhì)子傳輸通道，以提高質(zhì)子傳導(dǎo)率。交流阻抗譜分析顯示，在溫度達到200℃時，磺化介孔二氧化硅電解質(zhì)的電導(dǎo)率達到了0.18S/cm-0.27S/cm。
　　 (3)對磺化介孔二氧化硅電解質(zhì)的阻醇性能分析表明，在高溫時，由于甲醇發(fā)生相轉(zhuǎn)變使得磺化氧化硅電解質(zhì)的燃料滲透很低。在溫度為120℃-200℃時，甲醇滲透極限電流密度急劇地下