高温质子交换膜水电解用Nafion/BN复合膜的制备与性能研究

作     者：陈泰朴 孙树成 郝金凯 邵志刚 CHEN Taipu;SUN Shucheng;HAO Jinkai;SHAO Zhigang

作者机构：中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《电源技术》 (Chinese Journal of Power Sources)

年 卷 期：2024年第48卷第5期

页      面：895-900页

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金面上基金(22379140) 辽宁省科学技术计划应用基础研究计划(青年专项)(2023JH2/101600034) 大连化物所创新研究基金(DICP I202233) 

主　　题：高温质子交换膜 Nafion 氮化硼 电解水 

摘      要：在研究高温质子交换膜水电解系统时,膜脱水引致质子传导率降低的情况是造成电解性能较低的主要问题。针对该问题,引入了氮化硼(BN)作为一种无机吸湿改性剂。通过采用掺杂浇铸技术,成功制备了Nafion/BN复合膜。氮化硼的卓越吸湿能力,以及其表面碱性基团与Nafion分子链上磺酸基团之间的酸碱相互作用,共同形成了一个密集的氢键网络,从而推进质子的传递。扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量散射光谱(EDS)的分析结果验证了氮化硼在复合膜中的均匀分布。吸水率的测试结果显示,BN的引入显著增强了复合膜的水吸附能力。通过质子电导率的测试,证实BN的掺杂显著提升了复合膜的质子电导率。在130℃的高温条件下,采用Nafion/BN复合膜构建的水电解装置表现出了卓越的电解效能,尤其是在2.0 V电压下,电流密度达到2.04 A/cm^(2),表明Nafion/BN复合膜在高温质子交换膜水电解领域内具有一定的发展潜力。