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P/Si玻璃基质子交换制备及燃料电池性能研究

作　者: 靳东亮
导　师: 李海滨
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 电解质 PEMFC 溶胶凝胶法水热处理法电池性能
分类号: TM911.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 44次
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内容摘要

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高能量转换效率、高能量密度、环保、便携可移动的特点,使其在当今化石能源危机情况下更有吸引力。然而,质子交换膜燃料电池的发展伴随着诸多的难题,其核心部件质子交换膜电解质的开发便是其中之一。目前应用较多的质子交换膜是Nafion(?)系列薄膜,其热稳定性不佳,高湿度下膜体吸水导致溶胀变形,且Nafion(?)膜价格比较昂贵。本课题在新型质子交换膜电解质材料方面进行了研究。主要采用溶胶-凝胶工艺,并结合水热处理方法,以正硅酸四乙酯(TEOS)和H3P04为主要原料,制备磷硅酸玻璃质子交换膜电解质,并对所制备的玻璃质子交换膜进行结构分析和电化学阻抗谱测试。在90℃相对湿度为70%时,质子电导率达0.2111 S/cm,性能优于Nafion(?)膜。进而使用该玻璃质子膜组装燃料电池,以H2/02为燃料测试了电池性能,最大功率输出密度为20.8m W/cm2。研究中,采用聚乙烯醇(PVA)和聚偏氟乙烯(PVDF)与磷硅酸玻璃掺杂,制备具有柔韧性的高质子传导复合膜。所制备的PVA复合膜和PVDF复合膜的电导率均可达10-2S/cm,且均具有较高的强度和柔韧性。用PVDF/磷硅酸复合膜组装的H2/02燃料电池,室温下开路电压可达0.99V。由PVA复合膜组装的H2/02燃料电池,测得的室温最大功率密度为8.19mW/cm2。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-20
  1.1 引言  9
  1.2 质子交换膜燃料电池的原理、结构与发展现状  9-13
  1.3 PEMFC 电解质概述  13-15
  1.4 本文主要研究内容和意义  15-16
  参考文献  16-20
第二章 P/Si玻璃质子膜的制备结构表征以及电池性能测试  20-37
  引言  20
  2.1 PEMFC电解质材料的特点  20-21
  2.2 PEMFC电解质材料的制备  21-22
  2.3 分析测试方法  22-24
  2.4 结果与讨论  24-33
  2.5 本章小结  33-34
  参考文献  34-37
第三章掺入PVA的P/Si玻璃质子膜的制备结构表征以及电池性能测试  37-52
  引言  37
  3.1 具有柔韧性的有机无机复合质子传导膜材料  37
  3.2 掺入PVA的P/Si玻璃质子膜的制备  37-39
  3.3 分析测试方法  39
  3.4 结果与讨论  39-48
  3.5 本章小结  48-49
  参考文献  49-52
第四章掺入PVDF的P/Si玻璃质子膜的制备结构表征以及电池性能测试  52-67
  引言  52
  4.1 掺入PVDF的P/Si玻璃电解质膜的制备  52-54
  4.2 分析测试方法  54-55
  4.3 结果与讨论  55-63
  4.4 本章小结  63-64
  参考文献  64-67
第五章总结论  67-69
  5.1 论文结论  67
  5.2 研究展望  67-69
致谢  69-70
攻读硕士期间已发表或录用的文献  70-72

P/Si玻璃基质子交换制备及燃料电池性能研究

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