Nafion-沸石復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征.pdf

1、現(xiàn)今，為了提高質(zhì)子交換膜在較高溫度和低濕度條件下的質(zhì)子傳導(dǎo)能力，Nafion-無機(jī)物復(fù)合質(zhì)子交換膜成了研究的熱點(diǎn)。大多數(shù)沸石具有很強(qiáng)的吸水性和離子交換能力，這使得沸石成為一類很有潛力的無機(jī)添加劑來提高Nafion膜在高溫下水合及質(zhì)子傳導(dǎo)率。在大多數(shù)情況下沸石是被用在直接甲醇燃料電池中，來有效地降低甲醇在質(zhì)子交換膜的滲透。在本文中，我們使用具有高吸水性和離子交換能力的NaX型沸石和磷酸鋁分子篩SAPO-5作為摻雜劑制備出了具有高質(zhì)子傳導(dǎo)性

2、的Nafion復(fù)合質(zhì)子交換膜。
　　本文采用不同的水熱法合出了SAPO-5和具有不同晶粒尺寸的NaX沸石，并通過一種溶液重鑄的方法制備出相應(yīng)的Nafion復(fù)合膜。XRD、SEM、FT-IR、TGA-DSC等分析方法被用來對合成的沸石和復(fù)合膜進(jìn)行表征和分析，并對制備的復(fù)合質(zhì)子交換膜進(jìn)行離子交換能力和質(zhì)子傳導(dǎo)性能的測試。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過控制合成NaX前驅(qū)體溶液的老化時(shí)間和結(jié)晶溫度及Si/Al比可以合成出尺寸為0.8～1.

3、5μm(微米級NaX),200～300nm(中間級NaX) and30nm×100nm（納米級NaX）的NaX型沸石。并且這些沸石與Nafion基體有很好的兼容性。熱重分析表明，與未摻雜的Nafion膜相比，摻雜量為10％的三種晶粒尺寸NaX的復(fù)合膜對的水分含量和離子交換能力都有一定的提高。其中，離子交換能力提高約為9%。在對10%摻雜量的微米級NaX和SAPO-5復(fù)合膜進(jìn)行質(zhì)子傳導(dǎo)能力測試中發(fā)現(xiàn)，在水活度小于0.5時(shí)，兩種復(fù)合膜的質(zhì)子