质子交换膜燃料电池MEA制备研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王衡东 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-11-25 |
| 授予单位 | 中国科学院上海应用物理研究所 |
| 授予地点 | 上海应用物理研究所 |
| 导师 | 邱士龙 |
| 关键词 | 燃料电池 辐射 质子交换膜 电催化剂 |
| 中文摘要 | 质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其具有的高功率密度，高能量转换效率，低温启动，环境友好等优点，在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景。膜电极三合一组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心组件，其结构和制备工艺不仅直接决定电池的性能，而且对降低PEMFC生产成本，提高比功率和比能量，加快其商业化进程均至关重要。 本文主要研究组成MEA的质子交换膜和电催化剂的制备，采用辐射法分别制备了含氟磺酸型质子交换膜和Pt/CNTs电催化剂，并对使用该类接枝膜和电催化剂制备的MEA的性能进行了研究。论文工作主要包括以下三个部分: 1．辐射法制备含氟磺酸型质子交换膜 采用共辐照接枝和预辐照接枝两种方法，在聚全氟乙丙烯(FEP)膜上接枝单体丙烯酸(AA)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)，一步法制备出了一种含氟磺酸型质子交换膜。讨论了辐照剂量、剂量率、接枝反应时间、单体浓度及单体组成等反应条件对接枝率的影响。结果表明:AA的存在是实现SSS接枝FEP膜的关键所在，通过控制辐照条件和反应体系的组成，可以得到一系列不同接枝率的FEP-g-SSS /AA膜，该接枝膜具有较低的膜电阻(<0.1Ω•cm2)和较好的抗拉强度(> 20Mpa)。 2．Pt/CNTs电催化剂的辐射法制备 碳纳米管(CNTs)由于它的一维管状形貌、高的机械强度、良好的导热性和特殊的导电性质，使它在作催化剂载体方面有着良好的应用前景。本文采用辐射还原的方法制备Pt/CNTs电催化剂，研究了辐照剂量及溶液组成等反应条件的影响，结果发现，通过制备体系的优化和辐射条件的选择，可以得到铂颗粒粒径在2－4nm左右的Pt/CNTs电催化剂；采用SEM、TEM、XRD等手段测定了Pt颗粒尺寸、粒径分布以及电催化剂中Pt的晶面分布情况，并利用伏安循环(CV)法对催化剂进行了表征。 3．MEA的制备及其性能测试 将制备的质子交换膜和电催化剂制成MEA应用于PEMFC中，结果表明:FEP-g-SSS/AA膜虽具有一定的质子交换能力，但与厚度相近的Nafion112膜相比有较大差距，仍需进一步改进；采用辐射还原法制备的Pt/CNTs电催化剂由于具有较小的粒径和较高的粒径均一度，在PEMFC中表现出了良好的性能，在相同的操作条件下，其性能优于Johnson Matthey公司出品的Hispec4000电催化剂。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-11 |
| 页码 | 135 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/7197]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2004-2010年 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王衡东. 质子交换膜燃料电池MEA制备研究[D]. 上海应用物理研究所. 中国科学院上海应用物理研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：上海应用物理研究所
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