论文部分内容阅读
聚乙烯醇(PVA)由于化学稳定性好，易于成膜，亲水性高，阻醇性好，来源广泛，价格便宜，所以被应用在制备阴离子交换膜中。然而，纯的PVA是溶于水的，其溶胀率也较大，干燥时的纯PVA膜的导电率仅为10-10-10-14 Scm-1，所以亟需将其进行改性以提高性能。 本文用TEOS溶液作为无机相二氧化硅的前驱物，与有机相PVA基体发生溶胶-凝胶反应，制备了有机-无机阴离子交换复合膜。通过这种方法，可以将无机材料的优点引入有机离子交换膜中，大大提高了复合膜的性能。 (1)分别采用醇相和水相的TEOS溶液，与PVA基体发生溶胶-凝胶反应，生成两种不同的阴离子交换复合膜，即E-PVA/SiO2和W-PVA/SiO2复合膜。通过测试，比较两种膜的性能。两种复合膜在200℃之前都表现出了较好的热稳定。室温下，复合膜的溶胀率与含水率均比PVA的低。20℃，E-PVA/SiO2复合膜的乙醇渗透率为1.222×10-8 cm2s-1，离子电导率为6.883×10-3Scm-1。通过比较得出，E-PVA/SiO2复合膜的性能要优于W-PVA/SiO2复合膜的，其更适合应用在阴离子交换膜燃料电池中。 (2)采用醇相的TEOS溶液作为二氧化硅的前驱物，通过改变二氧化硅与PVA的质量分数比，制备出了二氧化硅含量不同的阴离子交换复合膜。通过表征和测试，考察了二氧化硅含量对复合膜性能的影响。随着二氧化硅含量的增加，复合膜的含水率与溶胀率以及乙醇渗透率都呈下降的趋势，而离子电导率则是先增大后减小的。通过比较复合膜的选择性大小得出，二氧化硅含量为10％时的复合膜的选择性最好，为5.633×105 Sscm-3，性能最优。向PVA基体中掺杂二氧化硅的含量需控制在适当的范围内，才能得到性能最优的有机-无机复合膜。