直接甲醇燃料電池用全氟磺酸質(zhì)子交換膜研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池（DMFC）以其高效、低排放、燃料儲運(yùn)方便，結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，被認(rèn)為可作為未來便攜式電源的理想替代品。廣泛用于DMFC的全氟磺酸質(zhì)子交換膜（PFSPEM）的阻醇性能較差是嚴(yán)重制約DMFC發(fā)展的兩大瓶頸問題之一。目前針對DMFC用的阻醇性能研究主要集中于單一離子交換容量（IEC）的商業(yè)化產(chǎn)品上。為了更好地解決PFSPEM在DMFC中的缺陷，本文通過改變膜IEC值的辦法，系統(tǒng)研究了不同IEC值PFSPEM的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀傳遞性

2、能間的關(guān)系，為其在DMFC中的應(yīng)用做出探索性的理論研究和數(shù)據(jù)積累。 本文利用熱壓法，在不同溫度的條件下，制備了不同IEC值的PFSPEM，利用DSC、ATR、XRD、SAXS等手段進(jìn)行了表征，同時(shí)還測量了膜的含水率、體積溶脹度、電導(dǎo)率以及甲醇滲透率等。 DSC曲線上有兩個(gè)相轉(zhuǎn)變峰，其中溫度較低的相轉(zhuǎn)變峰是由帶SO2F基團(tuán)的側(cè)鏈運(yùn)動(dòng)造成的，且隨IEC值的增大而降低。XRD衍射曲線表明隨IEC值的增大和成膜溫度的降低，膜的結(jié)

3、晶度下降，主鏈結(jié)晶的規(guī)整性變差。SAXS表征結(jié)果表明膜內(nèi)存在層狀晶體結(jié)構(gòu)，散射強(qiáng)度隨IEC值的增大而變?nèi)酢?膜的含水率、體積溶脹度、電導(dǎo)率和甲醇滲透率均表現(xiàn)出相似的隨IEC值的增大和成膜溫度的下降而上升的趨勢。這說明：（1）含水率和膜內(nèi)傳遞性能之間有著密切關(guān)系；（2）高的結(jié)晶度和較好的結(jié)晶規(guī)整性會導(dǎo)致傳遞性能下降。 除此以外，不同使用溫度條件下甲醇滲透率的測試結(jié)果說明甲醇滲透活化能隨IEC值的增大而升高。電導(dǎo)率和甲醇滲透