直接甲醇燃料電池(DMFC)用磷酸氫鋯/Nafion 115的研究

摘要：采用離子交換，沉淀法制備了磷酸氫鋯/Nafion 115復(fù)合膜。X射線衍射光譜法（XRD）、掃描電鏡（SEM）和紅外光譜（IR）結(jié)果表明了無機(jī)相磷酸氫鋯的存在，與Nafion115 相比，甲醇滲透系數(shù)降低50%。75℃高濃度甲醇進(jìn)料時，使用了復(fù)合膜的單池放電性能得到明顯改善，單池壽命測試結(jié)果表明使用了復(fù)合膜的電池在0.4V以上可以穩(wěn)定運行100h.
 
說明
目前應(yīng)用于直接甲醇燃料電池（DMFC）最成功的依然是DuPont 公司生產(chǎn)的Nafion系列膜，因為他們具有高的質(zhì)子傳導(dǎo)率，化學(xué)、電化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。但要最終實現(xiàn)DMFC的商業(yè)化。
Nafion 電解質(zhì)膜的甲醇滲透問題仍是一個嚴(yán)重的技術(shù)挑戰(zhàn)，在放電過程中，由于擴(kuò)散和電滲拖曳，甲醇從陽極穿過膜到達(dá)陰極并與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所產(chǎn)生的類CO物種吸附在陰極催化劑活性位上造成陰極催化劑中毒，從而產(chǎn)生混合單位，增加了陰極極化和燃料的消耗，降低了電池性能與能量轉(zhuǎn)化率。
本文主要針對氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池電解質(zhì)膜的高溫脫水問題而展開的。
 
結(jié)果與討論


結(jié)論
結(jié)果表明：磷酸氫鋯/Nafion 115 復(fù)合膜它能夠緩解甲醇滲透問題。高濃度（10 mol/ L）甲醇進(jìn)料時復(fù)合膜的峰值比功率為76.19mW/cm²）,明顯高于 Nafion 115膜的峰值比功率（41.65 mW/cm²）.此外復(fù)合膜在DMFC中能夠長期穩(wěn)定運行。