有機(jī)-無機(jī)雜化DMFC用阻醇質(zhì)子交換膜的研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)以其高效、高能量密度、低排放和燃料儲運(yùn)及補(bǔ)充方便等特點(diǎn)被認(rèn)為是適應(yīng)未來能源和環(huán)境要求的理想動力源之一。目前，DMFC面臨兩大主要難題：一是甲醇從陽極向陰極的透過率高，即膜的阻醇性能較差；二是陽極催化劑對甲醇氧化反應(yīng)的活性低。本文在新型阻醇質(zhì)子交換膜材料方面進(jìn)行了新的嘗試。 鑒于質(zhì)子、水和甲醇在傳遞中的相互關(guān)聯(lián)，提出將目標(biāo)膜視為優(yōu)先透過質(zhì)子的質(zhì)子-甲醇分離膜。因此，膜分離領(lǐng)域、特別是醇-水體系滲透蒸

2、發(fā)中的一般性理論和經(jīng)驗(yàn)被借鑒用來指導(dǎo)阻醇質(zhì)子交換膜的研制。有機(jī)-無機(jī)雜化質(zhì)子交換膜兼具有機(jī)膜和無機(jī)膜的優(yōu)點(diǎn)，是目前質(zhì)子交換膜研究的新方向。實(shí)驗(yàn)中選取了優(yōu)先透水的殼聚糖為高分子材料，親水性的NaY沸石為無機(jī)雜化介質(zhì)，制備了殼聚糖-NaY沸石雜化膜。為了改善雜化膜中有機(jī)無機(jī)界面形態(tài)，分別采用3氨丙基3乙氧基硅烷和3巰丙基3甲氧基硅烷對沸石進(jìn)行了表面改性，制備了改性沸石填充的雜化膜。 采用IR、SEM、XRD、TG等手段對雜化膜進(jìn)行了

3、表征，研究了沸石表面改性、沸石含量對雜化膜的界面形態(tài)、阻醇性能、質(zhì)子傳導(dǎo)性能的影響。結(jié)果表明，NaY沸石的加入有效地降低了CS膜的甲醇滲透率，并顯著低于Nafion117膜。沸石表面改性改善了雜化膜有機(jī)-無機(jī)界面形態(tài)，進(jìn)一步提高了雜化膜的阻醇性能。CS-SO3HY雜化膜因有機(jī)-無機(jī)相間存在離子鍵強(qiáng)相互作用而表現(xiàn)出優(yōu)異的阻醇性能。當(dāng)甲醇濃度為12mol/L時，沸石填充量為40％的CS-SO3HY40％雜化膜的甲醇滲透率不到Nafion11