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学科主题: 物理化学
题名: 直接甲醇燃料电池Nafion 无机超强酸等复合电解质膜的研究
作者: 孙黎黎
答辩日期: 2010-12-19
导师: 孙公权 ;  王素力
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: 阻醇电解质膜是直接甲醇燃料电池(DMFCs)的关键材料之一,目前商品Nafion®膜的甲醇渗透率较高,严重降低了DMFCs 的放电性能、稳定性以及燃料的利用率,本论文工作针对电解质膜的甲醇渗透率,开展了Nafion®|无机超强酸,Nafion®|无机氧化物等复合阻醇膜的研究,主要结果如下: ⒈ 采用自制的具有纳米尺度的Fe2O3-SO2-4-超强酸与Nafion®溶液共混制备了一系列Nafion®|Fe2O3-SO2-4 复合膜。SEM、EDX、质子电导率、甲醇渗透率等测试结果表明:Fe2O3-SO2-4 纳米粒子平均粒径为13nm,粒子在复合膜中分布均匀。与Nafion®再铸膜相比,当Fe2O3-SO2-4 含量为1-5%时,复合膜的质子电导率明显提高,甲醇渗透率随着超强酸含量的增加而降低;当超强酸含量为6%-8%时,复合膜的质子电导率明显下降,甲醇渗透率有所上升。 ⒉ 采用上述复合膜组装的DMFC 性能测试结果表明:在超强酸含量为5%、温度为90℃、5M 甲醇进料条件下,单体电池峰值功率密度为133mW/cm2,与再铸Nafion®膜相比提高了23%;在100mA/cm2 恒电流放电条件下,电压维持在0.42V 以上稳定运行30 小时。 ⒊ 采用CeO2 和Nafion®溶液共混再铸制备了Nafion®|CeO2 复合膜。复合膜的质子电导率、甲醇渗透率、DMFC 单体电池性能等测试结果表明:甲醇渗透率随着复合膜中CeO2含量的增加而降低,但复合膜的吸水率和质子电导率略有降低,其中CeO2 含量为5%的复合膜表现出最高的选择性(=6.94×103s•cm-3)。在温度为75℃条件下,5mol•L-1 甲醇进料时,使用CeO2 含量为5%的Nafion®|CeO2 复合膜组装的DMFC 单体电池,放电峰值功率密度达78mW/cm2,与再铸Nafion®膜相比,功率密度提高了16%。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/116599
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孙黎黎. 直接甲醇燃料电池Nafion 无机超强酸等复合电解质膜的研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010.
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