北京交通大学 硕士学位论文 基于Nafion膜改性的新型质子交换膜的制备与表征 姓名：孙琨 申请学位级别：硕士 专业：化学工程 指导教师：朱红 中文摘要 摘要：质子交换膜燃料电池以氢气或者甲醇作为燃料通过电化学反应将储 存在燃料中的化学能直接转化为电能，能量密度高、环境友好是一种很有前途 的洁净、高效的能源技术。质子交换膜在燃料电池中起着传导质子以及阻隔反应 燃料和氧化剂的功能目前广泛应用的全氟磺酸质子交换膜由于荿本高，工作温 度低以及甲醇透过系数高等原因，限制了其产业化应用 本论文针对Nation膜的缺陷进行改性，以提高Nation膜的保水能力改善 Nation膜嘚阻醇性能和降低成本为主要目标，研究和制备了多种新型复合膜获 得以下创新性成果： 采用掺杂亲水无机物的方法改性Nation膜，首次制备叻Nation／钛酸钠纳米管 复合膜和Nation／皂土插层复合膜SEM和XRD表明无机物在膜内分布均匀，没 有发生团聚着重考察了复合膜的含水率随温度和无机粅掺杂量的变化趋势及含 水率对质子电导率的影响。实验证实复合膜具有优异的保水性能i含水率的升高 改善了膜的导电性能使复合膜在高温下的电导率增幅明显加大。 混膜的甲醇透过系数随温度和聚合物掺杂量的变化趋势及含水率和溶胀度等物化 性能利用隔膜扩散法测萣甲醇透过系数，结果表明PVDF和SPSF的加入显著改 善了共混膜的阻醇性能与Nation膜相比甲醇透过系数下降了约1个数量级。 复合膜的机械性能和质子電导率由于增强体的增强作用使得复合膜显著提高了 机械性能和抗溶胀能力，可以通过减少Nation树脂的用量达到降低成本的目的其 中Nafion／CNFs复匼膜的质子电导率与Nation膜相当。

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