燃料電池用SPEEK-H-PTFE復合質(zhì)子交換膜的制備與表征.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池以氫氣或者甲醇作為燃料，通過電化學反應將儲存在燃料中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，能量密度高、環(huán)境友好，是一種很有前途的潔凈、高效的能源技術。質(zhì)子交換膜在燃料電池中起著傳導質(zhì)子以及阻隔反應燃料和氧化劑的功能。目前廣泛應用的全氟磺酸質(zhì)子交換膜由于成本高，工作溫度低(<100℃)，以及甲醇透過系數(shù)高等原因，限制了其產(chǎn)業(yè)化應用。因此，低成本、高性能的新型質(zhì)子交換膜材料的開發(fā)和研究顯得非常有意義。本論文制備了高填充度的親水性多孔聚四

2、氟乙烯(H-PTFE)增強的碳氫磺酸復合質(zhì)子交換膜，并對其結構和性能進行分析。 用濃硫酸做磺化劑，采用直接磺化法制備不同磺化度的SPEEK樹脂；通過化學改性的方法對PTFE多孔膜進行親水處理，采用壓差技術實現(xiàn)SPEEK樹脂在H-PTFE多孔膜中充分填充。SPEEK/H-PTFE復合膜的含水率、溶脹率和機械強度相對于相同磺化度的SPEEK均質(zhì)膜均有所改善和提高。單電池的性能測試結果表明H-PTFE多孔膜孔隙率越大、厚度越薄、SPE

3、EK樹脂磺化度越高，單電池性能越好；復合膜(DS=0.68 15μm)組裝的單電池在600mA/cm<'2>運行200小時，電池電壓保持穩(wěn)定，說明由SPEEK樹脂和H-PTFE多孔膜構成的界面足夠穩(wěn)定，可以經(jīng)受住電池運行條件的考驗；單電池運行過程中，電極和復合膜之間也未出現(xiàn)剝離現(xiàn)象，證明該復合膜完全適用于PEMFC。室溫下，SPEEK/H-PTFE復合膜的甲醇透過系數(shù)隨樹脂磺化度的增大而增大，SPEEK樹脂的磺化度為75％時，復合膜的甲