SPE水电解用Nafion/PTFE复合膜和CCM的制备及工艺优化

【摘要】：当今世界化古能源日益枯竭以及全球环境问题日益严重，为利用可再生能源实施可持续发展战略，清洁能源尤其是氢能源越米越受剑重视。电解水是非常成熟的制备高纯氢和氧的技术，固体聚合物电解质(Solid Polymer Electrolyte)水电解技术，简称SPE水电解技术，由于具有环境友好、清洁、效率高、纯度高等优点，发展潜力巨大，近年来受到各国的普遍重视。 本论文的研究工作主要包括固体聚合物电解质(SPE)水电解用Nafion(?)／PTFE复合膜和其膜电极(CCM)制备工艺优化及其性能研究两个方面。 固体聚合物电解质(SPE)膜是SPE水电解池的关键材料之一，起着传导质子和分隔阴阳气室的双重作用。采用溶液浇铸法制备Nafion(?)／PTFE复合膜，测试了复合膜的含水率、尺寸稳定性、机械强度利质子电导率，并首次将其应用到SPE水电解中。所得Nafion(?)／PTFE复合膜比商业化的Nafion(?)112膜有较好的尺寸稳定性利机械强度。 膜与电催化剂组成的膜电极(CCM)是SPE水电解池的核心。发明一种新型的固体聚合物电解质水电解用膜电极的制备方法，在催化层中使用Nafion树脂作为粘合剂和质子导体，采取在复合膜(较高结晶皮)的两侧喷涂催化层，使膜与催化层内 【关键词】：固体聚合物电解质水电解 Nafion~(?)/PTFE复合膜 膜电极(CCM) 结晶度
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：O646.54
【目录】：

• 中文摘要5-7
• 第一章 文献综述7-26
• 1.1 前言7-8
• 1.2 固体聚合物电解质水电解工作原理及特点8-10
• 1.3 固体聚合物电解质水电解发展历史10-11
• 1.4 固体聚合物电解质水电解对固体聚合物电解质膜的要求11-12
• 1.5 固体聚合物电解质膜的研究进展12-17
• 1.5.1 固体聚合物电解质全氟膜12-15
• 1.5.2 固体聚合物电解质复合膜15-17
• 1.6 膜电极17-24
• 1.6.1 活性电极17-18
• 1.6.2 活性电极与固体聚合物电解质的结合工艺18-21
• 1.6.3 CCM制备工艺分类21-24
• 1.7 固体聚合物电解质水电解的发展方向24-25
• 1.8 工作重点25-26
• 第二章 Nafion(?)／PTFE复合膜制备、表征及电池评价26-36
• 2.1 Nafion(?)／PTFE复合膜的制备26-27
• 2.2 膜的表征27-28
• 2.2.1 膜含水率的测量27
• 2.2.2 膜尺寸稳定性的测量27
• 2.2.3 膜机械强度的测量27
• 2.2.4 膜质子电导率的测量27-28
• 2.2.5 膜微观形态的SEM表征28
• 2.3 膜电极“三合一”组件的制备28-29
• 2.3.1 碳载铂催化剂的制备28
• 2.3.2 二氧化铱催化剂的制备28
• 2.3.3 膜电极(CCM)的制备28-29
• 2.3.4 膜电极“三合一”组件热压工艺29
• 2.4 固体聚合物电解质水电解池组装及评价装置29-30
• 2.5 结果与讨论30-35
• 2.5.1 膜的SEM表征30-31
• 2.5.2 膜的含水率和尺寸稳定性31-32
• 2.5.3 膜的机械强度32
• 2.5.4 膜的质子电导率32-33
• 2.5.5 固体聚合物电解质水电解池评价33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 新型CCM制备工艺探索36-49
• 3.1 在低结晶度复合膜单侧喷涂催化层后共同结晶38-40
• 3.2 在低结晶度复合膜双侧喷涂催化层后共同结晶40-41
• 3.3 在较高结晶度复合膜双侧喷涂催化层后共同结晶41-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 影响固体聚合物电解质水电解池性能的因素49-56
• 4.1 CCM制备工艺的确定49-52
• 4.1.1 复合膜与催化层共同结晶时间的选择49
• 4.1.2 催化剂浆料溶剂的选择49-52
• 4.2 测试条件对SPE水电解池性能的影响52-54
• 4.2.1 复合膜厚度52-53
• 4.2.2 操作温度53-54
• 4.3 本章小结54-56
• 第五章 结论56-58
• Ahstract58-60
• 参考文献60-67
• 致谢67-69
• 学位论文独创性声明69

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