基于PBI-BN的固体酸浸渍型高温膜的制备及其性能研究

为了解决高温质子交换膜燃料电池中磷酸流失问题,以磷酸五氢铯[CsH_(5)(PO4)2]代替磷酸作为质子导体,基于聚苯并咪唑(PBI)/CsH_(5)(PO_(4))_(2)复合膜的研究基础,进一步在PBI膜中添加六方氮化硼(BN),从而改善固体酸与基膜的相互作用,制备了一系列复合膜。扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线谱(EDS)结果证明CsH_(5)(PO_(4))_(2)均匀分散在高温浸渍制备的复合膜的表面和内部。浸渍量测试结合X射线衍射图谱(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)结果表明,BN掺杂量为2.5%(质量分数)的复合膜可以达到最高的固体酸浸渍率。掺杂量为10%(质量分数)时,复合膜的机械性能下降。电导率测试结果表明掺杂BN有利于提高复合膜的质子电导率,并进一步测试了PBI-CsH_(5)(PO_(4))_(2)和PBI-2.5%BN-CsH_(5)(PO_(4))_(2)复合膜组装的燃料电池性能。结果表明,在160℃下,采用PBI-2.5%BN-CsH_(5)(PO_(4))_(2)复合膜组装的燃料电池获得了更高的性能,峰值功率密度为220.618 mW/cm^(2)。这些研究表明PBI-2.5%BN-CsH_(5)(PO_(4))_(2)复合膜在高温燃料电池中具有良好的应用前景。

固体酸CsH_2PO_4的制备方法研究

主要研究了几种不同制取方法和不同因素对固体酸CsH2PO4的影响,并用X-射线衍射仪(日本理学)分析表征其结构,得出制备酸CsH2PO4的最佳条件和方法是:选择在70℃恒温,Cs+浓度为15.4mol.L-1,pH=7的反应条件下甲醇萃取。

超薄CsH_2PO_4/SiO_2复合质子交换膜的制备

采用溶胶-凝胶工艺及旋转涂膜法制得厚度为800nm的CsH2PO4/SiO2复合质子交换膜,利用X射线衍射仪与傅里叶变换红外光谱仪分析该膜的晶相和化学构造。通过扫描电镜观察,确认该膜致密、均匀,并且CsH2PO4晶粒分散于膜中。在80～280℃的温区、低湿度环境下,测定该复合质子交换膜的质子传导性能,其质子传导面阻在160℃时为0.1Ω.cm2。

用多核固体核磁共振研究CsH_2PO_4和CsH_5(PO_4)_2的制备(英文)

探讨可能用作燃料电池固体酸电解质的化合物CsH2PO4(CDP)和CsH5(PO4)2(CPDP)的制备.CDP和CPDP混合物由摩尔比1:4的Cs2CO3:H3PO4水溶液结晶而成,而CDP和Cs2HPO4.1 .5 H2O( H-DCHP)混合物依其摩尔比1:2的水溶液制备.甲醇清洗能最有效地将CDP从其混合物中分离出来.CDP、CPDP以及H-DCHP的33Cs和31P魔角旋转谱以及CPDP和H-DCHP的1H魔角旋转谱均为首次报道,对各化合物的谱峰做了指认.说明,透过确认合成的电解质以及合成过程所产生的副产物,多核固体核磁共振对于控制固体酸电解质合成的品质是一个非常有用的工具.

CsH_5(PO_4)_2晶须及介孔磷硅酸玻璃的协同制备

以TEOS、H3PO4与CsH2PO4为原料,采用溶胶-凝胶合成方法、以及随后的水热处理和室温时效工艺,生长CsH5(PO4)2晶须,同时获得介孔结构磷硅酸玻璃基体。CsH5(PO4)2晶须直径为1.5～10μm,磷硅酸盐基体为介孔结构,平均孔径为27nm。晶须生长同时,协同获得介孔结构基体,该工艺路线能够成为一种新的介孔材料制备方法。