SPE水電解用Nafion/PTFE復(fù)合膜和CCM的制備及工藝優(yōu)化

【摘要】：當(dāng)今世界化古能源日益枯竭以及全球環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，為利用可再生能源實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，清潔能源尤其是氫能源越米越受劍重視。電解水是非常成熟的制備高純氫和氧的技術(shù)，固體聚合物電解質(zhì)(Solid Polymer Electrolyte)水電解技術(shù)，簡(jiǎn)稱SPE水電解技術(shù)，由于具有環(huán)境友好、清潔、效率高、純度高等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展?jié)摿薮螅陙?lái)受到各國(guó)的普遍重視。 本論文的研究工作主要包括固體聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解用Nafion(?)／PTFE復(fù)合膜和其膜電極(CCM)制備工藝優(yōu)化及其性能研究?jī)蓚€(gè)方面。 固體聚合物電解質(zhì)(SPE)膜是SPE水電解池的關(guān)鍵材料之一，起著傳導(dǎo)質(zhì)子和分隔陰陽(yáng)氣室的雙重作用。采用溶液澆鑄法制備Nafion(?)／PTFE復(fù)合膜，測(cè)試了復(fù)合膜的含水率、尺寸穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度利質(zhì)子電導(dǎo)率，并首次將其應(yīng)用到SPE水電解中。所得Nafion(?)／PTFE復(fù)合膜比商業(yè)化的Nafion(?)112膜有較好的尺寸穩(wěn)定性利機(jī)械強(qiáng)度。 膜與電催化劑組成的膜電極(CCM)是SPE水電解池的核心。發(fā)明一種新型的固體聚合物電解質(zhì)水電解用膜電極的制備方法，在催化層中使用Nafion樹(shù)脂作為粘合劑和質(zhì)子導(dǎo)體，采取在復(fù)合膜(較高結(jié)晶皮)的兩側(cè)噴涂催化層，使膜與催化層內(nèi) 【關(guān)鍵詞】：固體聚合物電解質(zhì)水電解 Nafion~(?)/PTFE復(fù)合膜 膜電極(CCM) 結(jié)晶度
【學(xué)位授予單位】：遼寧師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：O646.54
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• 第一章 文獻(xiàn)綜述7-26
• 1.1 前言7-8
• 1.2 固體聚合物電解質(zhì)水電解工作原理及特點(diǎn)8-10
• 1.3 固體聚合物電解質(zhì)水電解發(fā)展歷史10-11
• 1.4 固體聚合物電解質(zhì)水電解對(duì)固體聚合物電解質(zhì)膜的要求11-12
• 1.5 固體聚合物電解質(zhì)膜的研究進(jìn)展12-17
• 1.5.1 固體聚合物電解質(zhì)全氟膜12-15
• 1.5.2 固體聚合物電解質(zhì)復(fù)合膜15-17
• 1.6 膜電極17-24
• 1.6.1 活性電極17-18
• 1.6.2 活性電極與固體聚合物電解質(zhì)的結(jié)合工藝18-21
• 1.6.3 CCM制備工藝分類21-24
• 1.7 固體聚合物電解質(zhì)水電解的發(fā)展方向24-25
• 1.8 工作重點(diǎn)25-26
• 第二章 Nafion(?)／PTFE復(fù)合膜制備、表征及電池評(píng)價(jià)26-36
• 2.1 Nafion(?)／PTFE復(fù)合膜的制備26-27
• 2.2 膜的表征27-28
• 2.2.1 膜含水率的測(cè)量27
• 2.2.2 膜尺寸穩(wěn)定性的測(cè)量27
• 2.2.3 膜機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)量27
• 2.2.4 膜質(zhì)子電導(dǎo)率的測(cè)量27-28
• 2.2.5 膜微觀形態(tài)的SEM表征28
• 2.3 膜電極“三合一”組件的制備28-29
• 2.3.1 碳載鉑催化劑的制備28
• 2.3.2 二氧化銥催化劑的制備28
• 2.3.3 膜電極(CCM)的制備28-29
• 2.3.4 膜電極“三合一”組件熱壓工藝29
• 2.4 固體聚合物電解質(zhì)水電解池組裝及評(píng)價(jià)裝置29-30
• 2.5 結(jié)果與討論30-35
• 2.5.1 膜的SEM表征30-31
• 2.5.2 膜的含水率和尺寸穩(wěn)定性31-32
• 2.5.3 膜的機(jī)械強(qiáng)度32
• 2.5.4 膜的質(zhì)子電導(dǎo)率32-33
• 2.5.5 固體聚合物電解質(zhì)水電解池評(píng)價(jià)33-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第三章 新型CCM制備工藝探索36-49
• 3.1 在低結(jié)晶度復(fù)合膜單側(cè)噴涂催化層后共同結(jié)晶38-40
• 3.2 在低結(jié)晶度復(fù)合膜雙側(cè)噴涂催化層后共同結(jié)晶40-41
• 3.3 在較高結(jié)晶度復(fù)合膜雙側(cè)噴涂催化層后共同結(jié)晶41-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 影響固體聚合物電解質(zhì)水電解池性能的因素49-56
• 4.1 CCM制備工藝的確定49-52
• 4.1.1 復(fù)合膜與催化層共同結(jié)晶時(shí)間的選擇49
• 4.1.2 催化劑漿料溶劑的選擇49-52
• 4.2 測(cè)試條件對(duì)SPE水電解池性能的影響52-54
• 4.2.1 復(fù)合膜厚度52-53
• 4.2.2 操作溫度53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第五章 結(jié)論56-58
• Ahstract58-60
• 參考文獻(xiàn)60-67
• 致謝67-69
• 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明69

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聚合物結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定及結(jié)晶度預(yù)測(cè)    張世勛

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