等離子體法制備質(zhì)子交換膜導(dǎo)電特性的研究

為了降低燃料電池的制造成本，創(chuàng)新的等離子體聚合法制備質(zhì)子交換膜成為當(dāng)前最前沿的研究課題，當(dāng)前研究熱點在解決膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率低和超薄容易引起電池短路這兩大課題上，這也是本課題組用該方法在國內(nèi)獨家成功研制的電池中同樣存在的問題。因此，為研究解決這些問題，本申請將開展以下主要研究內(nèi)容：（1）等離子體聚合質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)與膜的質(zhì)子傳導(dǎo)性能的關(guān)聯(lián)研究。研究等離子體多參量的變化與質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)及功能基含量的關(guān)系，獲得影響膜結(jié)構(gòu)及質(zhì)子傳導(dǎo)性能的關(guān)鍵因素及敏感參數(shù)。（2）選擇聚合反應(yīng)單體、控制參與聚合反應(yīng)的關(guān)鍵粒子種類和粒子能量，在質(zhì)子交換膜中引入有功能性基團(tuán)形成的用于質(zhì)子傳導(dǎo)的連續(xù)通道（微觀親-疏水相分離結(jié)構(gòu)）以及由于分子結(jié)構(gòu)位阻效應(yīng)產(chǎn)生的有利于質(zhì)子傳導(dǎo)的空隙結(jié)構(gòu)，提高質(zhì)子傳導(dǎo)能力。（3）采用等離子體濺射技術(shù)制備超薄表面平整光滑的催化劑層。本項目研究的最終目的是致力于制備燃料電池的關(guān)鍵部件全部利用等離子體。 本項目完成了預(yù)計的研究任務(wù)，共發(fā)表SCI論文11篇，申請發(fā)明專利4項，已授權(quán)兩項。取得的重要結(jié)果是等離子體聚合沉積的質(zhì)子交換膜的所有參數(shù)超過Nafion117膜（參見封面文章Preparation of proton exchange membranes by a plasma polymerization method and its application in direct methanol fuel cells (DMFCs). Plasma Process. Polym. 7 (2010) DOI: 10.1002/ppap.200900137）。

為了降低燃料電池的制造成本，創(chuàng)新的等離子體聚合法制備質(zhì)子交換膜成為當(dāng)前最前沿的研究課題，當(dāng)前研究熱點在解決膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率低和超薄容易引起電池短路這兩大課題上，這也是本課題組用該方法在國內(nèi)獨家成功研制的電池中同樣存在的問題。因此，為研究解決這些問題，本申請將開展以下研究內(nèi)容：（1）等離子體聚合質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)與膜的質(zhì)子傳導(dǎo)性能的關(guān)聯(lián)研究。研究等離子體多參量的變化與質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)及功能基含量的關(guān)系，獲得影響膜結(jié)構(gòu)及質(zhì)子傳導(dǎo)性能的關(guān)鍵因素及敏感參數(shù)。（2）選擇聚合反應(yīng)單體、控制參與聚合反應(yīng)的關(guān)鍵粒子種類和粒子能量，在質(zhì)子交換膜中引入有功能性基團(tuán)形成的用于質(zhì)子傳導(dǎo)的連續(xù)通道（微觀親-疏水相分離結(jié)構(gòu)）以及由于分子結(jié)構(gòu)位阻效應(yīng)產(chǎn)生的有利于質(zhì)子傳導(dǎo)的空隙結(jié)構(gòu)，提高質(zhì)子傳導(dǎo)能力。（3）采用等離子體濺射技術(shù)制備超薄表面平整光滑的催化劑層。本項目研究的最終目的是致力于制備燃料電池的關(guān)鍵部件全部利用等離子體。

直流電弧等離子體法，是指由于電極間電弧產(chǎn)生高溫，在反應(yīng)氣體等離子化的同時，易因電極熔化或蒸發(fā)而污染反應(yīng)產(chǎn)物的方法。

如果溫度不斷升高，氣體將會發(fā)生怎樣的變化呢"para ye11c4" label-module="para">2100433B

在導(dǎo)電銀膠各組份基本確定的情況下,通常采用兩步法制備導(dǎo)電銀膠。

第一步基體樹脂制備:試驗室用電子天平以一定比例稱取一定量的環(huán)氧樹脂放入研缽中,按比例加入K77、ZE4MzeN、朋560、DleY(事先已研磨并過200目篩),用研棒進(jìn)行充分的研磨和混合,研磨時間一般在10分鐘以上,直到形成均勻的混合體為止,便得到需要的樹脂基體。

基體樹脂所得的固化產(chǎn)物的性能完全能夠滿足商用導(dǎo)電銀膠的要求,導(dǎo)電銀膠中的銀粉的填加量對導(dǎo)電銀膠性能的影響將最終決定導(dǎo)電銀膠能否商業(yè)化的最重要的因素。已有學(xué)者對導(dǎo)電銀粉的填加量作過深入的研究,通常認(rèn)為導(dǎo)電銀粉的填加量低于70%其所得固化產(chǎn)物導(dǎo)電性能較差不能滿足商業(yè)化的要求,但銀粉的填加量超過80%則固化產(chǎn)物的剪切強度變差亦不能滿足商業(yè)化的要求?；谝陨峡紤],本論文制備銀粉含量為70%、75%及80%的三種導(dǎo)電銀膠,對其性能進(jìn)行全面考察,以最終確定適合作LED封裝用的導(dǎo)電銀膠的最佳銀粉含量。

第二步導(dǎo)電銀膠制備:取一定量的樹脂基體加入部分已經(jīng)混合好的片狀銀粉BAgF一20及粒狀銀粉sAg一ZA進(jìn)行研磨,直到銀粉全部與樹脂基體混合均勻后再加入適量的銀粉,最終銀粉總量為膠總量的70%;再取一定量的樹脂基體按前述方法制備銀粉含量為75%的導(dǎo)電銀膠;再取一定量的樹脂基體按前述方法制備銀粉含量為80%的導(dǎo)電銀膠;銀粉全部加完后再研磨30分鐘以上,直到銀粉和樹脂基第2章導(dǎo)電銀膠制備與性能測試體形成均勻的銀白色膏狀混合物。按下述方法對所制備的三種不同銀粉含量的導(dǎo)電銀膠進(jìn)行性能測試。