复合Li2SO4 质子传导膜的制备及电化学性能.pdf

华南理工大学学报(自然科学版) Journal ofSouthChina of V01．36No．7 第36卷第7期 University Technology Science 2008 2008年7月 (NaturalEdition) July 复合Li2S04质子传导膜的制备及电化学性能木 Karl2 钟理1朱斌1Chuang (1．华南理工大学化学与化工学院，广东广州510640； 2．阿伯塔大学化学工程与材料工程系，加拿大阿伯塔埃德蒙顿T6G2(7,6) 摘要：制备了以Li：SO。为基体、Al：O，为填充物的复合质子传导膜．采用电化学阻抗波 谱分析法(EIS)研究了掺杂不同组分(Li：WO。或Na：SO。)以及掺杂不同比例时制备的不 同厚度的复合质子传导膜的离子(电)传导率．分析结果表明，在Li：SO。中掺杂一定比例 的Li2WO。或Na2SO。均可提高膜的离子传导率，Li：WO。对复合膜性能的影响优于 Na2SO。．扫描电镜(SEM)分析显示，掺杂Li2WO。的复合膜结构更加致密和紧凑．实验结 燃料、复合Mo—Ni．S为阳极、复合“：SO。为质子传导膜、复合NiO为阴极、空气为氧化剂 的单电池的电化学性能，发现Li，SO。+Li2WO。+A1203复合膜的电化学性能较优． 关键词：质子传导膜；燃料电池；电解质；硫化氢；电化学性能 中图分类号：TM911．4；0646文献标识码：A 采用固体氧化物燃料电池技术去除H：S是由 美国学者Pujare等…于1987年提出的．H，S燃料电 或NazSO。具有良好的传导性，目前，有关在k：sO。 池中的质子传导膜可分为氧离子传导和质子传导两 质子传导膜中掺杂Li：WO。或Na。SO。的研究还未见 大类．氧离子传导膜主要为YSZ(Y：0，／ZrO：摩尔比 报道．文中主要研究以u：s04为骨架、填充m：O，和 为8：92)膜，不足之处是，在脱除H：s、获得电能的同 时，产生二氧化硫幢。3J．质子传导膜14{’以“，SO。为主 导膜，并研究这种复合质子传导膜的性能和构成H：S 要成分，由质子传导膜构成的燃料电池在去除H：S、 燃料电池的电化学特性，作为H：S燃料电池开发的基 获得电能时的主要产物为水和单质硫(99％)，可 础工作． 实现环境、能源和资源综合效益，成为H，S燃料电 池研究的热点．质子传导膜作为H：s燃料电池的主 1 实验 要及关键部件，其离子传导性、致密性和机械强度等 不仅直接影响电池的性能，而且对降低电池的成本、 1．1 质子传导膜的制备 避免反应气体穿透而使电池降级、延长电池寿命和 质子传导膜的制备工艺采用课题组开发的溶 胶一凝胶法．首先将一定量的“：sO。、Li：WO。或 提高能量转换效率等至关重要．Heed、Zhu和本课题 J，但是，纯 组已研究开发了Li：sO。质子传导膜H。69