有序磺化介孔二氧化硅電解質的制備及其性能表征.pdf

1、高溫下運行的燃料電池因可以提高催化劑的CO耐受性、電化學反應動力學速率和簡化水熱管理等特點，已經成為燃料電池研究開發(fā)的主要熱點之一。然而，目前普遍使用的全氟磺酸樹脂膜材料因依賴水傳導質子，且在高溫、低濕度環(huán)境下的質子傳導率低等問題，嚴重影響了電池的性能。因此，研究開發(fā)出在高溫、低濕度環(huán)境下，具有高的質子傳導率和高的熱穩(wěn)定性的質子交換膜材料仍然是現階段燃料電池發(fā)展面臨的技術挑戰(zhàn)之一。本文采用靜電自組裝法制備各種不同結構的介孔二氧化硅材料，

2、并對它們進行磺化表面改性，以提高介孔二氧化硅電解質在高溫下的質子傳導率，滿足質子交換膜燃料電池在高溫下運行的要求。另外，文中還對磺化介孔二氧化硅電解質的阻醇性能進行研究。通過研究得到以下主要結論：
　　 (1)采用靜電自組裝法制備的介孔二氧化硅材料具有長程有序的周期性介孔結構和比較窄的孔徑分布，通過對介孔二氧化硅材料進行熱分析發(fā)現，其具有良好的熱穩(wěn)定性。
　　 (2)對介孔二氧化硅材料進行磺化改性后發(fā)現，小角XRD和TE

3、M分析結果顯示，介孔二氧化硅仍然保持了長程有序的結構，同時孔徑減小、孔道均一。長程有序的孔道結構有利于形成質子傳輸通道，以提高質子傳導率。交流阻抗譜分析顯示，在溫度達到200℃時，磺化介孔二氧化硅電解質的電導率達到了0.18S/cm-0.27S/cm。
　　 (3)對磺化介孔二氧化硅電解質的阻醇性能分析表明，在高溫時，由于甲醇發(fā)生相轉變使得磺化氧化硅電解質的燃料滲透很低。在溫度為120℃-200℃時，甲醇滲透極限電流密度急劇地下