【摘要】：高溫(100℃)工作下的質(zhì)子交換膜燃料電池的優(yōu)點包括：催化劑對燃料中的雜質(zhì)如CO耐受性高、較高的電化學反應速率、簡化水熱管理系統(tǒng)等優(yōu)點,因此具有良好的應用前景。其中磷酸(PA)摻雜的聚苯并咪唑膜(PBI)以其高的電導率、優(yōu)良的機械性能及低廉的成本對推動高溫質(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)子交換膜的電導率受膜的磷酸摻雜水平(ADL)決定,即酸摻雜水平越高,電導率越高；但同時過高的磷酸摻雜量會導致PBI膜機械性能降低。目前研究如何同時提高電解質(zhì)膜材料的電導率和機械性能,已成為促進高溫質(zhì)子交換膜燃料電池進一步發(fā)展的關(guān)鍵科學問題之一。交聯(lián)是提高磷酸摻雜的聚苯并咪唑膜力學強度的有效方法。含氟聚苯并咪唑(F6PBI)在有機溶劑中有良好的溶解性,且具有優(yōu)異的化學和熱穩(wěn)定性,室溫下具有良好的機械性能,但在高溫下機械性能顯著下降,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際應用。本研究采用共價交聯(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℃電導率為0.065 S cm-1；高溫130℃時的機械性能為2.0 MPa,斷裂伸長率為43.4%；180℃電池性能測試的峰值功率密度為409mW cm-2,工作電壓為0.51 V時,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：2454892