親-疏水復(fù)合孔結(jié)構(gòu)微孔層的制備及其性能研究.pdf_第1頁(yè)
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1、氣體微孔層的特性對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池的性能很重要,微孔層中的疏水劑和微孔的毛細(xì)作用使微孔層具有很好的疏水和排水性能,從而為電池反應(yīng)提供穩(wěn)定的氣體通道和水通道;而導(dǎo)電碳黑則使微孔層具有優(yōu)良的電子通道。筆者通過(guò)理論分析親/疏水復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的原理以及液態(tài)水與親/疏水孔結(jié)構(gòu)的潤(rùn)濕性,并以實(shí)驗(yàn)論證之。然后以此為依據(jù)制備親/疏水復(fù)合結(jié)構(gòu)的微孔層,并分析此種結(jié)構(gòu)對(duì)電池?zé)o增濕操作的可行性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)微孔層的優(yōu)化設(shè)計(jì)與改性,可以實(shí)現(xiàn)電池在無(wú)增

2、濕的條件下穩(wěn)定運(yùn)行。在研究中: (1)利用硝酸溶液對(duì)炭黑XC-72進(jìn)行酸處理,主要采取了兩種處理方式制備不同炭黑:①濃度一定,改變硝酸溶液對(duì)炭黑的處理時(shí)間;②時(shí)間一定,改變硝酸溶液的濃度。 (2)經(jīng)酸處理后的炭黑,表面C=O基團(tuán)增多,含氧量增加。通過(guò)計(jì)算,炭黑表面的含氧量從原來(lái)的11.9%增加到33.0%,其親水性得到增加。BET測(cè)試結(jié)果表明經(jīng)過(guò)酸洗后的炭黑比面積獲得較大增加,微孔孔體積也獲得提高。 (3)采用傳

3、統(tǒng)制備方法,利用酸處理后的炭黑制備成微孔層。采用親水孔孔隙率測(cè)試計(jì)算,可以驗(yàn)證采用酸處理后的炭黑制備的微孔層,較之原樣炭黑制備的微孔層而言,新制備的微孔層其內(nèi)部親水孔的比例增大。 (4)通過(guò)分析水在多孔介質(zhì)中的存在狀態(tài)以及液態(tài)或氣態(tài)水的排出與微孔層的親/疏水性、孔徑分布的密切關(guān)系,得出了通過(guò)在微孔層中形成親水孔和疏水孔并存的雙孔結(jié)構(gòu),是很有可能實(shí)現(xiàn)電池的自增濕的。 (5)采用由這種新型膜電極制備的單電池能在無(wú)外增濕的條件

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