Nafion®/SBA-15質子交換複合膜之製備及其於直接甲醇燃料電池電解質之應用

王悅筑

doi:10.6342/NTU201603298

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Nafion®/SBA-15质子交换复合膜之制备及其於直接甲醇燃料电池电解质之应用

Preparation of Nafion®/SBA-15 Composites as Proton Exchange Membranes and Their Applications in DMFC

王悦筑 , 硕士　　导师：郑淑芬　　

英文 DOI： 10.6342/NTU201603298

直接甲醇燃料电池；质子交换膜； Nafion® ； SBA-15 ；复合膜； Direct methanol fuel cell (DMFC) ； Proton exchange membrane (PEM) ； Nafion® ； SBA-15 ； composite membrane

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Direct methanol fuel cell (DMFC) is considered a promising power supplier for various applications because of its high theoretical energy density of methanol, low emission, and moderate operation temperature.  Generally, a high selective membrane with high proton conductivity and low methanol crossover is suitable for DMFC. Commercialized Nafion&reg; exhibits high chemical stability and proton conductivity, but suffers high methanol crossover which leads to decrease of cell voltage and lifetime.  In the present study, mesoporous SBA-15 silica was used as the additive of Nafion membrane. Mesoporous silica SBA-15 of different morphologies with and without surfactant are synthesized then imbedded into the Nafion&reg; membrane by solvent-recasting procedure using N,N’-dimethylacetamide (DMAc) and 2-propanol (iPA) as the solvents.  Pore directing agent of SBA-15, P123, can serve as nonaqueous proton transporter which may assist proton conductivity of composite membrane.  The additive materials were characterized with powder-XRD, N2 sorption, and SEM. The characteristics of composite membranes prepared by solvent recasting procedure were examined with thickness from spiral micrometer, methanol permeability, proton conductivity, selectivity, and single cell performance test.

参考文献 ( 71 ) 〈TOP〉

[1] A. D. James Larminie, Fuel Cell Systems Explained, Second Edition, Wiley, 2013.
连结：
[5] L. Klebanoff, Hydrogen Storage Technology: Materials and Applications, CRC Press, 2012.
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[7] A. Kraytsberg, Y. Ein-Eli, Energy & Fuels 2014, 28, 7303-7330.
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[8] R. F. Service, Science 2006, 312, 35a-35a.
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[10] O. A. Petrii, Journal of Solid State Electrochemistry 2008, 12, 609-642.
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