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DICP OpenIR  > 中国科学院大连化学物理研究所  > 学位论文
学科主题: 物理化学
题名: 基于高温质子交换膜燃料电池的Nafion复合膜与新型膜研究
作者: 柯长春
答辩日期: 2011-11-09
导师: 衣宝廉 ;  李晓锦
专业: 化学工程
授予单位: 中国科学院研究生院
学位: 博士
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。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/116555
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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.
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