基于高温质子交换膜燃料电池的Nafion复合膜与新型膜研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 柯长春 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-11-09 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 衣宝廉 ; 李晓锦 |
| 学位专业 | 化学工程 |
| 中文摘要 | 高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)具有更好的CO 耐受性、更简化的水热管理系 统、更快的阴极过程、和更优的热利用特性等优点，因而，受到了研究者的广泛关注。高 温、低增湿或不增湿条件下高电导率的质子交换膜是HT-PEMFC 研究开发的重点内容。本 文主要针对高温质子交换膜展开了相关的研究工作。首先，基于在线溶胶-凝胶法研究了 Nafion/SiO2 复合膜的制备方法。通过控制反应条件的办法，实现了对复合膜中SiO2 粒径 在一定范围内的调控(~5nm 至~15nm)。通过对含有不同粒径的SiO2 的复合膜的物理化学表 征和电池测试，发现Nafion/SiO2 复合膜中SiO2 的最优粒径在10nm 左右。其次，为了降 低上述复合膜中SiO2 纳米粒子带来的电导损失，对复合膜进行了磺化研究。磺化后的复合 膜，其电阻明显降低、高温低湿度条件下复合膜的电池性能得到大幅提升。综合利用固体 核磁共振、拉曼光谱、X 射线衍射、以及红外等表征手段对磺化过程的机理进行了研究。 得出了磺化过程中SiO2 表面结构的变化规律。再次，进行了离子液体作为HT-PEMFC 电 解质的探索性研究。针对Nafion 与咪唑类离子液体形成的复合膜电池性能较差的现象，初 步指出并验证了咪唑类离子液体与Pt 催化剂的不兼容是电池性能差的主要原因。最后，在 上述Nafion 咪唑类离子液体复合膜的基础上，进行了叔铵盐类离子液体与无纺布作为基体 材料制备复合膜的研究，并对其进行了高温电池性能测试。结果表明：其电池性能优于目 前所见文献报道的离子液体类PEMFC 的最佳性能。 |
| 学科主题 | 物理化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-07-09 |
| 源URL | [http://159.226.238.44/handle/321008/116555]  |
| 专题 | 大连化学物理研究所_中国科学院大连化学物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 柯长春. 基于高温质子交换膜燃料电池的Nafion复合膜与新型膜研究[D]. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：大连化学物理研究所
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