2。4 膜的预处理 7

2。5 甲醇透过实验 8

2。6 吸甲醇率的测定 8

2。7 尺寸变化率的测定 8

2。8 离子交换容量（IEC）的测定 9

2。9 电导率的测定 9

3 结果与讨论 11

3。1 标准曲线的绘制 11

3。2 各膜的甲醇透过性能 11

结  论 16

致  谢 17

参 考 文 献 18

1  绪论

直接甲醇燃料电池（简称 DMFC）具有高效、高能量密度、低排放和燃料储运方便等特点被认为是适应未来能源与环境要求的理想动力源之一，也被认为最适宜作为可移动动力电源和便携式电源[1]。DMFC最早是于20世纪60、70年代分别由英国的Shell和法国的Exxon-Alsthom提出来的。早期的DMFC分别采用酸性和碱性液体电解质，无压力下，工作温度在60℃左右，电极性能很差。90年代以来，DMFC采用固体聚合物电解质，工作温度升至100℃，电池性能显著提高[2]。我国开展DMFC的研究相对国外来说较晚，1999年中科院大连化学物理研究所成立了DMFC组，开始进行DMFC的实验研究。目前该实验室对DMFC的研究主要集中在电催化剂、固体电解质膜、DMFC电池堆及有关传感、检测器件等方面的研究与开发[3]。

根据电解质的类型，燃料电池可以分为五大类：高分子电解质膜燃料电池，碱性燃料电池，磷酸燃料电池，固体氧化物燃料电池以及熔融碳酸盐燃料电池[4]。其中，高分子电解质膜燃料电池以电解质类型分为阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。 直接甲醇燃料电池（DMFC）属于PEMFC中的一类，其燃料来源不需要甲醇、汽油等的重整制氢而是直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇。DMFC具有低温快速启动，电池结构简单的优势并因其高效、高能量密度、不污染环境，几乎不排放NOx和SOx及燃料储运与补充方便等优点[5]。

1。1 DMFC特点及原理文献综述

DMFC的工作原理如图1。1下所示：

图1。1 直接甲醇燃料电池工作原理

阳极反应：CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-

阴极反应：3/2O2+6H++6e-→3H2O

总反应： CH3OH+3/2O2→CO2+ 3H2O

DMFC用电解质膜需要满足下列要求：（1）可适用于高温操作，具有良好的机械强度；（2）甲醇透过率低；（3）电导率高，保证在高的电流密度下膜的电阻小，提高电池的效率；（4）较好的化学与电化学稳定性，以保证电池使用寿命；（5）具有良好的性价比。

DMFC虽然在近几年取得了很大的成就，但是DMFC的性能和成本仍不能满足商业化的需求，其主要原因为甲醇的电催化活性低和阴阳极之间的甲醇渗透率高[6]。因此为满足功效、成本等方面要求，需要研发能够耐高温、防止甲醇渗透的电解质膜。

1。2 电解质膜

    现有的DMFC用膜材料主要分为阳离子交换膜和阴离子交换膜。近年来，以Nafion膜为代表的全氟磺酸膜作为电解质膜的研究比较广泛，其优点在于其以碳氟键为聚合物的主链，在氧化和还原条件下稳定性好、机械强度高及质子传导能力好[7]。

目前，Nafion膜是在DMFC中广泛使用的商业阳离子交换膜，但其甲醇透过率较高，当甲醇透过Nafion膜后，在阴极处产生混合电位，引起阴极催化剂中毒，导致阴极极化增加，电池性能降低。Nafion膜的甲醇透过率高是影响Nafion膜型DMFC使用的主要技术问题。