合成了有機-無機復合電解質5%（摩爾分數）鋁摻雜的焦磷酸錫(Sn_0.95Al_0.05P₂O₇)/聚四氟乙烯（PT-FE）（簡稱SAPO/PTFE）。XRD測試表明,SAPO和PTFE復合沒有發(fā)生反應生成新物質,熱分析表明樣品穩(wěn)定性良好;SEM圖表明樣品致密性良好。采用電化學工作站對SAPO/PTFE的中溫電性能（50²50℃）進行了研究。結果表明,SAPO/PTFE電導率在濕潤氮氣氣氛中175℃達到最大值2.8×10^-2S/cm。濕潤氧氣氣氛下的水蒸汽濃差電池說明質子導電性在復合電解質中存在。H₂/O₂燃料電池性能測試表明,在0.64V時對應最大輸出功率密度為39.8mW/cm²。 

【文章來源】：化工新型材料. 2017,45(12)北大核心

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圖１復合電解質ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＸＲＤ譜圖的熱分析

２θ＝１９．２、２２．２、２５．０、３１．８及３７．４°分別對應（１１１）、（２００）、（２１０）、（２２０）及（３１１），晶面指數與立方相ＳｎＰ２Ｏ７（ＪＣＰＤＳ００－０２９－１３５２）相同，還可以看出復合后新增加了ＰＴＦＥ的衍射峰，說明ＰＴＦＥ與ＳＡＰＯ復合后沒有發(fā)生化學反應。圖１復合電解質ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＸＲＤ譜圖２．２ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的熱分析ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＴＧＡ－ＤＳＣ曲線圖見圖２。由圖２可知，復合電解質在０～７０℃失重３％，同時在此溫度區(qū)間有一明顯的吸熱峰，失重的原因可能是樣品中含有的少量水分揮發(fā)產生的，表明樣品熱穩(wěn)定性良好。在１７０～２０４℃失重１％，可能是樣品中殘余的磷酸揮發(fā)產生的。從２０４～４５０℃樣品僅失重３％，說明復合電解質ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ穩(wěn)定性很高，能夠滿足測試要求。圖２復合電解質ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＴＧＡ－ＤＳＣ曲線圖２．３ＳＥＭ分析圖３是復合電解質ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＳＥＭ圖。由圖可知，ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ表面［圖３（ａ）］與ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ斷面［圖３（ｂ）］都比較致密，無明顯穿透性孔洞存在，粒徑大小均勻，說明ＳＡＰＯ能與ＰＴＦＥ在三維空間內交織連接。·１３１·

化工新型材料第４５卷圖３復合電解質ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＳＥＭ圖［（ａ）表面；（ｂ）斷面］２．４電導率分析圖４是ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在５０～２５０℃下干燥氮氣、濕潤氧氣和濕潤氮氣氣氛中的ＥＩＳ處理得到的電導率曲線圖。由圖可見，氣體氣氛能顯著影響電導率，其大小次序為：σ（干燥氮氣）＜σ（濕潤氧氣）＜σ（濕潤氮氣）。這是因為在濕潤氧氣、濕潤氮氣氣氛下因發(fā)生式（３）和式（４）的缺陷反應而產生質子電導。Ｈ２Ｏ（ｇ）＋Ｖ?Ｏ＋Ｏ×Ｏ幑幐２ＯＨ·Ｏ（３）Ｈ２Ｏ（ｇ）＋２ｈ·＋２Ｏ×Ｏ幑幐２ＯＨ·Ｏ＋１／２Ｏ２（４）這表明適當的ＰＴＦＥ與ＳＡＰＯ配比有利于復合電解質機械性能及致密度的增加，有利于質子導電的長程有序傳遞。ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在濕潤氮氣氣氛中，１７５℃達到最大值２．８×１０－２Ｓ／ｃｍ。圖４ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在５０～２５０℃下干燥氮氣、濕潤氧氣和濕潤氮氣氣氛中的電導率曲線圖２．５水蒸汽濃差電池分析圖５是按照式（１）構建的水蒸汽濃差電池得到的測試結果。在圖５中，實線表示實測電動勢，虛線表示按照式（２）計算得到的理論電動勢，兩者的比值為質子遷移數（０．０４～０．５２）。從圖５可看出隨溫度圖５ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的水蒸汽濃差電池電動勢曲線圖升高質子遷移數逐漸增大，至１７５℃達到最大值０．５２，表明復合電解質ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在濕潤氧氣氣氛下表現一定的質子導電性。溫度繼續(xù)升高，質子遷移數急劇下降，這是由于溫度升高，

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2967275