發(fā)布時(shí)間：2019-04-08 20:24

【摘要】：高溫(100℃)工作下的質(zhì)子交換膜燃料電池的優(yōu)點(diǎn)包括：催化劑對(duì)燃料中的雜質(zhì)如CO耐受性高、較高的電化學(xué)反應(yīng)速率、簡(jiǎn)化水熱管理系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn),因此具有良好的應(yīng)用前景。其中磷酸(PA)摻雜的聚苯并咪唑膜(PBI)以其高的電導(dǎo)率、優(yōu)良的機(jī)械性能及低廉的成本對(duì)推動(dòng)高溫質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展起到了重要的作用。磷酸摻雜的質(zhì)子交換膜的電導(dǎo)率受膜的磷酸摻雜水平(ADL)決定,即酸摻雜水平越高,電導(dǎo)率越高；但同時(shí)過高的磷酸摻雜量會(huì)導(dǎo)致PBI膜機(jī)械性能降低。目前研究如何同時(shí)提高電解質(zhì)膜材料的電導(dǎo)率和機(jī)械性能,已成為促進(jìn)高溫質(zhì)子交換膜燃料電池進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。交聯(lián)是提高磷酸摻雜的聚苯并咪唑膜力學(xué)強(qiáng)度的有效方法。含氟聚苯并咪唑(F6PBI)在有機(jī)溶劑中有良好的溶解性,且具有優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性,室溫下具有良好的機(jī)械性能,但在高溫下機(jī)械性能顯著下降,尤其是高磷酸摻雜水平下的塑性變形妨礙了其在燃料電池中的實(shí)際應(yīng)用。本研究采用共價(jià)交聯(lián)的方法,以雙酚A二縮水甘油醚(C 21H24O4, BDE)、雙酚丙氧雜酸二縮水甘油基醚(C27H36O6, BPDE)、聚乙二醇二縮水甘油醚(C3H5O2-(C2H4O)n-C3H5O, PEGDE)為交聯(lián)劑與F6PBI在溫和條件下交聯(lián),制備了三種不同交聯(lián)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)度分別為5%、10%和20%的環(huán)氧基樹脂交聯(lián)的含氟PBI膜,即X-F6PBI膜(X=BDE、BPDE、PEGDE)。性能測(cè)試結(jié)果顯示,三類環(huán)氧基樹脂交聯(lián)的含氟PBI膜具有良好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的機(jī)械性能,滿足高溫質(zhì)子交換膜燃料電池的需求。其中10%PEGDE-F6PBI/14.0 PA在180℃電導(dǎo)率為0.065 S cm-1；高溫130℃時(shí)的機(jī)械性能為2.0 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為43.4%；180℃電池性能測(cè)試的峰值功率密度為409mW cm-2,工作電壓為0.51 V時(shí),電流密度為669 mA cm-2。
[Abstract]:The advantages of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) at high temperature (100 鈩，

本文編號(hào)：2454892