PAN/UiO-66-NH_(2)/Nafion复合纳米纤维质子交换膜制备与性能

氢燃料电池中质子交换膜的质子传导率在低湿度下会急剧降低,且膜在高湿度下还会过度溶胀,成为限制燃料电池应用的因素之一。为平衡二者之间的关系,提高膜的尺寸稳定性,该研究将聚丙烯腈(PAN)纤维和金属-有机框架(MOF)UiO-66-NH_(2)结合,并探究水解时间、反应温度对UiO-66-NH_(2)在PAN纤维上原位生长的影响,制备了MOF功能化的纳米纤维质子交换膜。结果表明:该复合膜质子传导率比PAN/Nafion可最高提升175.36%,60℃时其溶胀率与Nafion相比降低了179.10%,能有效提高尺寸稳定性和机械强度,具有良好的发展前景。

静电纺丝纳米纤维质子交换膜的制备与表征

采用静电纺丝法制备了SiO2/PVDF纳米纤维复合膜,并把其作为一种增强体浸渍到全氟磺酸树脂中得到SiO2/PVDF/Nafion纳米纤维增强复合质子交换膜,利用扫描电子显微镜观察了复合膜的表面形貌及纤维分散状态,研究了复合膜的热稳定性和热机械性能,并考察了复合膜在不同温度下质子传导性能。结果表明全氟磺酸树脂充分填充纤维膜并且分散均匀,复合膜的热稳定性及热机械性能有所提高,SiO2/PVDF/Nafion复合膜的质子传导率随着纤维中SiO2含量的增加而增高,最高可达到0.23 S/cm。

纳米纤维复合质子交换膜研究

质子交换膜(PEM)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件,决定了其整体性能。目前的PEM存在高甲醇渗透率、价格昂贵等问题,限制了其商业应用。随着纳米复合材料技术的发展,将纳米纤维引入PEMs制备纳米纤维复合质子交换膜(NCPEMs)得到了广泛研究。在NCPEM中,纳米纤维可以形成质子传输的远程通道,并增强骨架以达到PEMFCs的目标性能。文章以NCPEM为重点,综述了NCPEM制备技术的最新进展。此外,还从纤维组成方面综述了有机-功能化有机纳米纤维和有机-无机杂化纳米纤维的纳米纤维复合质子交换膜。