燃料电池论文纳米纤维增强全氟磺酸质子交换膜的制备技术与复合原理.docVIP

燃料电池论文：纳米纤维增强全氟磺酸质子交换膜的制备技术与复合原理 【中文摘要】质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)是一种清洁高效的能源转换方式,是当前能源领域研究的热点和前沿。作为燃料电池的核心材料,质子交换膜既充当质子传导介质,又起到阻隔阴阳极反应气体的作用。前者的衰减只会影响到电池性能的下降,但后者的失效将会加剧电池中阴阳极反应气体的相互穿透,发生剧烈的反应,不但总个燃料电池失去了工作的能力,而且还有可能出现爆炸的危险。因此,相对于其他性能的衰减,聚电解质膜机械性能的下降,直接造成了膜中针孔和裂缝的产生,成为燃料电池早期失效的主要因素。采用聚四氟乙烯微孔膜(polytetrafluoroethylene microporous membrane, ePTFE)增强的复合质子交换膜取代广泛使用的均质质子交换膜作为燃料电池的电解质材料被认为是提高聚电解质膜机械性能的有效措施。然而,疏水、不导质子的PTFE增强相很大程度上限制了当前复合质子交换膜的质子传导能力和水扩散能力,而且PTFE纤维与质子传导树脂的界面不相容性也导致了质子交换膜界面的剥离及物理的失效,成为影响聚电解质膜物理耐久性的关键因素。本论文从复合质子交... 【英文摘要】Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is a clean and efficient energy conversion, and is currently the hot research and cutting edge of energy field. As the key material for the fuel cells, the proton exchange membrane functions both as an electrolyte and a separator of the reactant gases. Failure of the former decreases the performance, while failure of the latter aggravates the gas crossover through the electrolyte membrane, mixes the reactant gases, and destroys the cell. However, among other perfor... 【关键词】燃料电池 质子交换膜 纳米纤维 增强 亲水性 电导率 【英文关键词】fuel cell proton exchange membrane nanofiber reinforced hydrophily conductivity 【目录】纳米纤维增强全氟磺酸质子交换膜的制备技术与复合原理 摘要 4-6 Abstract 6-7 第1章 绪论 10-19 1.1 全氟磺酸质子交换膜的物理退化及耐久性 11-12 1.2 全氟磺酸质子交换膜的物理耐久性增强方法 12-14 1.3 增强全氟磺酸复合结构的质子传导机理 14-17 1.4 本论文选题及拟解决问题 17-19 第2章 溶剂化行为对PTFE微孔膜微观形态的影响 19-27 2.1 实验部分 20 2.1.1 实验材料 20 2.1.2 聚四氟乙烯微孔膜的浸渍处理 20 2.2 测试与表征 20-21 2.2.1 聚四氟乙烯微孔膜的表面形貌 20 2.2.2 不同溶剂对聚四氟乙烯微孔膜的浸润性 20-21 2.2.3 聚四氟乙烯微孔膜在不同溶剂作用下的收缩应力 21 2.3 结果与讨论 21-26 2.3.1 溶剂浸泡前后聚四氟乙烯薄膜的微观结构分析 21-22 2.3.2 溶剂的浸润作用对聚四氟乙烯微孔膜结构收缩的影响 22-23 2.3.3 可润湿溶剂对ePTFE微孔膜孔隙结构的原理 23-26 2.4 本章小结 26-27 第3章 机械稳定的TiO_2纳米线增强高温复合质子交换膜的研究 27-43 3.1 实验部分 28-29 3.1.1 试剂材料 28 3.1.2 TiO_2纳米纤维的制备 28-29 3.1.3 Nafion/NMP混合溶液的制备 29 3.1.4 TiO_2/Nafion复合质子交换膜的制备 29 3.2 测试与表征 29-33 3.2.1 TiO_2/Nafion复合质子交换膜基础性能的表征 29-32 3.2.2 TiO_2/Nafion复合质子交换膜电池性能及耐久性的表征 32-33 3.3 结果与讨论 33-42 3.3.1 TiO_2/Nafion复合质子交换膜结构与性能分析 33-36 3.3.2 TiO_2/Nafion