高溫自增濕質子交換膜與催化層親水材料研究.pdf

1、自增濕膜電極是一種通過將質子交換膜燃料電池自身反應產生的水分用來給膜電極進行增濕的新型膜電極。這種膜電極主要是通過對膜電極材料進行自增濕改性或結構優(yōu)化，使得膜電極能在低濕的條件下保持良好的保水吸濕性能或使得陰極的產物水反擴散到電解質膜和陽極。這種膜電極運用到燃料電池中，不僅能大大提高上述高溫質子交換膜燃料電池和空冷質子交換膜燃料電池的電池輸出性能，也能簡化燃料電池系統(tǒng)結構和降低燃料電池的高昂成本，這對于未來燃料電池作為一種新能源設備運用

2、于人類生產和生活，實現(xiàn)商業(yè)化具有非常重大的意義。
　　本文對自增濕膜電極材料的研究主要包括兩個方面：自增濕質子交換膜材料的研究和自增濕催化層親水材料的研究。首先，本文通過探尋短鏈全氟磺酸材料在高溫自增濕膜電極的質子交換膜中的物理及電化學方面的性能優(yōu)勢，并通過加入PTFE制備Aquivion/PTFE短鏈復合膜解決短鏈全氟磺酸質子交換膜在吸水后產生較大的溶脹應力而導致物理穩(wěn)定性差的問題。制備出物理及電化學性能均優(yōu)異的短鏈自增濕復合膜

3、。另外，本文還研究通過靜電自組裝制備納米親水顆粒Nafion/Silica材料以替代傳統(tǒng) Nafion樹脂材料對催化層進行親水改性的方式，提高膜電極催化層在低濕條件下的自增濕保水性能。制備出Nafion/SiO2自增濕催化層。通過相關測試分析，主要得出以下結論：
　　本文主要結論有：
　?。?）制備的Aquivion/PTFE短鏈復合膜在低濕條件下具有優(yōu)異的電化學性能，并且由于PTFE基體膜的加入短鏈樹脂膜的物理穩(wěn)定性能也大