硫酸化SnO2/SPPESK复合质子交换膜的制备及燃料电池性能

论文摘要

非氟聚合物磺化聚芳醚砜酮（SPPESK）具有甲醇渗透率低、化学、热稳定性高等优点,但其高的电导率需通过提高磺化度获得,导致膜因过度溶胀而失去尺寸稳定性。添加无机纳米颗粒可以有效提高膜性能,但因其表面缺少功能化基团,导致颗粒有机相容性差,阻醇性能和质子传导率不易同时提高。硫酸化改性的纳米颗粒因其表面具有酸性位点和硫酸基团,能够有效克服这一问题。本文制备表面硫酸化改性的SnO2（SSnO2）纳米颗粒并引入SPPESK基质制备有机无机复合质子交换膜。当SSnO2含量不大于7.5%时,纳米颗粒具有良好的有机相容性,可均匀分散于聚合物基质。SSnO2含量为7.5%时,80℃下复合膜吸水率（19.6%）比SPPESK原膜提高19%,接近Nafion115。颗粒诱导膜内离子簇的聚集扩大,降低了质子的传导阻力,质子传导率分别比SPPESK原膜和Nafion115膜提高48%和30%。同时,纳米颗粒增大了甲醇传递空间位阻,甲醇渗透率较SPPESK原膜和Nafion115膜分别降低46%和71%。直接甲醇燃料电池0.5V处功率密度分别比SPPESK原膜和Nafion115膜高205%和50%。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 甄栋兴,唐帅,陈木森,万磊,吴雪梅,贺高红

关键词: 磺化聚芳醚砜酮,硫酸化二氧化锡,纳米粒子,有机无机复合质子交换膜,直接甲醇燃料电池

来源: 化工进展 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 无机化工,材料科学,工业通用技术及设备,电力工业

单位: 大连理工大学精细化工国家重点实验室膜科学与技术研究开发中心

基金: 国家自然科学基金(21476044,21406031),国家自然科学基金联合基金(U1663223),国家重点研究发展计划(2016YFB0101203),教育部长江学者奖励计划(T2012049),大连理工大学重大项目培育科研专题项目(DUT16TD19)

分类号: TM911.4;TB383.2

DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0788

页码: 529-537

总页数: 9

文件大小: 4263K

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