Sn 0.95 Al 0.05 P 2 O 7 /PTFE复合电解质的制备及其中温电性能
发布时间：2021-01-09 19:40
合成了有机-无机复合电解质5%（摩尔分数）铝掺杂的焦磷酸锡(Sn0.95Al0.05P2O7)/聚四氟乙烯（PT-FE）（简称SAPO/PTFE）。XRD测试表明,SAPO和PTFE复合没有发生反应生成新物质,热分析表明样品稳定性良好;SEM图表明样品致密性良好。采用电化学工作站对SAPO/PTFE的中温电性能（50250℃）进行了研究。结果表明,SAPO/PTFE电导率在湿润氮气气氛中175℃达到最大值2.8×10-2S/cm。湿润氧气气氛下的水蒸汽浓差电池说明质子导电性在复合电解质中存在。H2/O2燃料电池性能测试表明,在0.64V时对应最大输出功率密度为39.8mW/cm2。
【文章来源】：化工新型材料. 2017,45(12)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＸＲＤ谱图的热分析
２θ＝１９．２、２２．２、２５．０、３１．８及３７．４°分别对应（１１１）、（２００）、（２１０）、（２２０）及（３１１），晶面指数与立方相ＳｎＰ２Ｏ７（ＪＣＰＤＳ００－０２９－１３５２）相同，还可以看出复合后新增加了ＰＴＦＥ的衍射峰，说明ＰＴＦＥ与ＳＡＰＯ复合后没有发生化学反应。图１复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＸＲＤ谱图２．２ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的热分析ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＴＧＡ－ＤＳＣ曲线图见图２。由图２可知，复合电解质在０～７０℃失重３％，同时在此温度区间有一明显的吸热峰，失重的原因可能是样品中含有的少量水分挥发产生的，表明样品热稳定性良好。在１７０～２０４℃失重１％，可能是样品中残余的磷酸挥发产生的。从２０４～４５０℃样品仅失重３％，说明复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ稳定性很高，能够满足测试要求。图２复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＴＧＡ－ＤＳＣ曲线图２．３ＳＥＭ分析图３是复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＳＥＭ图。由图可知，ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ表面［图３（ａ）］与ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ断面［图３（ｂ）］都比较致密，无明显穿透性孔洞存在，粒径大小均匀，说明ＳＡＰＯ能与ＰＴＦＥ在三维空间内交织连接。·１３１·
化工新型材料第４５卷图３复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＳＥＭ图［（ａ）表面；（ｂ）断面］２．４电导率分析图４是ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在５０～２５０℃下干燥氮气、湿润氧气和湿润氮气气氛中的ＥＩＳ处理得到的电导率曲线图。由图可见，气体气氛能显著影响电导率，其大小次序为：σ（干燥氮气）＜σ（湿润氧气）＜σ（湿润氮气）。这是因为在湿润氧气、湿润氮气气氛下因发生式（３）和式（４）的缺陷反应而产生质子电导。Ｈ２Ｏ（ｇ）＋Ｖ?Ｏ＋Ｏ×Ｏ幑幐２ＯＨ·Ｏ（３）Ｈ２Ｏ（ｇ）＋２ｈ·＋２Ｏ×Ｏ幑幐２ＯＨ·Ｏ＋１／２Ｏ２（４）这表明适当的ＰＴＦＥ与ＳＡＰＯ配比有利于复合电解质机械性能及致密度的增加，有利于质子导电的长程有序传递。ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在湿润氮气气氛中，１７５℃达到最大值２．８×１０－２Ｓ／ｃｍ。图４ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在５０～２５０℃下干燥氮气、湿润氧气和湿润氮气气氛中的电导率曲线图２．５水蒸汽浓差电池分析图５是按照式（１）构建的水蒸汽浓差电池得到的测试结果。在图５中，实线表示实测电动势，虚线表示按照式（２）计算得到的理论电动势，两者的比值为质子迁移数（０．０４～０．５２）。从图５可看出随温度图５ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的水蒸汽浓差电池电动势曲线图升高质子迁移数逐渐增大，至１７５℃达到最大值０．５２，表明复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在湿润氧气气氛下表现一定的质子导电性。温度继续升高，质子迁移数急剧下降，这是由于温度升高，
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米复合型固体聚合物电解质材料的研究进展[J]. 梅花,王冉,任文坛,张勇. 化工新型材料. 2017(01)
[2]BaZr0.9Y0.1O2.95-BaCe0.86Y0.1Zn0.04O2.91复相电解质的制备、结构和导电性能[J]. 刘洋,张国祥,黄金,王延忠. 化工新型材料. 2016(04)
[3]镱铝共掺杂氧化锆电解质材料制备与性能[J]. 郭存心,王蔚国,苗鹤,何长荣,王建新. 化工新型材料. 2016(02)
本文编号：2967275
【文章来源】：化工新型材料. 2017,45(12)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＸＲＤ谱图的热分析
２θ＝１９．２、２２．２、２５．０、３１．８及３７．４°分别对应（１１１）、（２００）、（２１０）、（２２０）及（３１１），晶面指数与立方相ＳｎＰ２Ｏ７（ＪＣＰＤＳ００－０２９－１３５２）相同，还可以看出复合后新增加了ＰＴＦＥ的衍射峰，说明ＰＴＦＥ与ＳＡＰＯ复合后没有发生化学反应。图１复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＸＲＤ谱图２．２ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的热分析ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＴＧＡ－ＤＳＣ曲线图见图２。由图２可知，复合电解质在０～７０℃失重３％，同时在此温度区间有一明显的吸热峰，失重的原因可能是样品中含有的少量水分挥发产生的，表明样品热稳定性良好。在１７０～２０４℃失重１％，可能是样品中残余的磷酸挥发产生的。从２０４～４５０℃样品仅失重３％，说明复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ稳定性很高，能够满足测试要求。图２复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＴＧＡ－ＤＳＣ曲线图２．３ＳＥＭ分析图３是复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＳＥＭ图。由图可知，ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ表面［图３（ａ）］与ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ断面［图３（ｂ）］都比较致密，无明显穿透性孔洞存在，粒径大小均匀，说明ＳＡＰＯ能与ＰＴＦＥ在三维空间内交织连接。·１３１·
化工新型材料第４５卷图３复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的ＳＥＭ图［（ａ）表面；（ｂ）断面］２．４电导率分析图４是ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在５０～２５０℃下干燥氮气、湿润氧气和湿润氮气气氛中的ＥＩＳ处理得到的电导率曲线图。由图可见，气体气氛能显著影响电导率，其大小次序为：σ（干燥氮气）＜σ（湿润氧气）＜σ（湿润氮气）。这是因为在湿润氧气、湿润氮气气氛下因发生式（３）和式（４）的缺陷反应而产生质子电导。Ｈ２Ｏ（ｇ）＋Ｖ?Ｏ＋Ｏ×Ｏ幑幐２ＯＨ·Ｏ（３）Ｈ２Ｏ（ｇ）＋２ｈ·＋２Ｏ×Ｏ幑幐２ＯＨ·Ｏ＋１／２Ｏ２（４）这表明适当的ＰＴＦＥ与ＳＡＰＯ配比有利于复合电解质机械性能及致密度的增加，有利于质子导电的长程有序传递。ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在湿润氮气气氛中，１７５℃达到最大值２．８×１０－２Ｓ／ｃｍ。图４ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在５０～２５０℃下干燥氮气、湿润氧气和湿润氮气气氛中的电导率曲线图２．５水蒸汽浓差电池分析图５是按照式（１）构建的水蒸汽浓差电池得到的测试结果。在图５中，实线表示实测电动势，虚线表示按照式（２）计算得到的理论电动势，两者的比值为质子迁移数（０．０４～０．５２）。从图５可看出随温度图５ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ的水蒸汽浓差电池电动势曲线图升高质子迁移数逐渐增大，至１７５℃达到最大值０．５２，表明复合电解质ＳＡＰＯ／ＰＴＦＥ在湿润氧气气氛下表现一定的质子导电性。温度继续升高，质子迁移数急剧下降，这是由于温度升高，
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米复合型固体聚合物电解质材料的研究进展[J]. 梅花,王冉,任文坛,张勇. 化工新型材料. 2017(01)
[2]BaZr0.9Y0.1O2.95-BaCe0.86Y0.1Zn0.04O2.91复相电解质的制备、结构和导电性能[J]. 刘洋,张国祥,黄金,王延忠. 化工新型材料. 2016(04)
[3]镱铝共掺杂氧化锆电解质材料制备与性能[J]. 郭存心,王蔚国,苗鹤,何长荣,王建新. 化工新型材料. 2016(02)
本文编号：2967275
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2967275.html
