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1文献综述
1.1前言
本论文以磺化聚醚砜（SPES）为基体，以不同比例的凹凸棒土（AT）与磷钨酸（PWA）为掺杂物，制备了一种新型的SPES/PWA/AT有机无机复合膜。并通过热失重分析（TGA）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜(SEM)等对膜的结构和性能进行了表征。结果表明，复合膜较纯SPES膜具有更高的热稳定性。SEM图片显示AT和PWA在膜中分布均匀，这将有利于连续质子传输通道的形成。这表明该复合质子交换膜在质子交换膜燃料电池中有望得到广泛应用。
1.2质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell)，又称聚合物电解质膜燃料电池(Polymer Eleclrolyte Membrane Fuel Cell，也简称PEMFC)，是继碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)后的第五代燃料电池。它以磺酸型固体聚合物为电解质，铂/碳或铂、钌/碳为电催化剂，氢或净化重整气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性的金属板为双极板。构成PEMFC的关键材料和部件为电催化剂、电极（分阳极和阴极，电极外层为起支撑作用的扩散层，内层为电化学反应进行的场所一催化层）、质子交换膜和双极板。
燃料电池工作时，阳极催化层中的氢气在催化剂作用下发生电极反应：
H2→2H 2e-
该电极反应产生的电子经外电路到达阴极，氢离子则经质子交换膜到达阴极。氧气与氢离子及电子在阴极发生反应生成水：
O2 4H 4e-→2H2O
生成的水不稀释电解质，而是通过电极反应随尾气排出。
与其它燃料电池相比，低温燃料电池[包括PEMFC和DAFC(direct alcoholfuel cell)]具有高功率密度，高能量转换效率，低温启动，环境友好等优点，同时还具有可在室温快速启动、无电解质流失、水易排出、比功率和比能量高等优点。它将广泛应用于航天、军事、能源和交通等领域。由于中、高温PEMFC可以有效降低CO对催化剂的毒化，易于进行电池内部水和热的管理，已成为当今燃料电池发展的主流。
1.3本论文的研究内容、选题目的及意义
以磺化聚醚砜(SPES)为基材，向其中添加无机材料凹凸棒土(AT)和杂多酸 (PWA)，采用溶胶凝胶法制备复合膜，然后研究该复合膜的热稳定性、断面形貌特征。
磷钨酸(PWA)是一种杂多酸，具有较好的质子导电性，因此磷钨酸的加入为
改善磺化聚醚砜的质子导电率提供了保证。凹凸棒土(attapulgite) (理想分子式为Mg5Si8O20(OH2)(OH2)4
1.1前言
本论文以磺化聚醚砜（SPES）为基体，以不同比例的凹凸棒土（AT）与磷钨酸（PWA）为掺杂物，制备了一种新型的SPES/PWA/AT有机无机复合膜。并通过热失重分析（TGA）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜(SEM)等对膜的结构和性能进行了表征。结果表明，复合膜较纯SPES膜具有更高的热稳定性。SEM图片显示AT和PWA在膜中分布均匀，这将有利于连续质子传输通道的形成。这表明该复合质子交换膜在质子交换膜燃料电池中有望得到广泛应用。
1.2质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell)，又称聚合物电解质膜燃料电池(Polymer Eleclrolyte Membrane Fuel Cell，也简称PEMFC)，是继碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)后的第五代燃料电池。它以磺酸型固体聚合物为电解质，铂/碳或铂、钌/碳为电催化剂，氢或净化重整气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性的金属板为双极板。构成PEMFC的关键材料和部件为电催化剂、电极（分阳极和阴极，电极外层为起支撑作用的扩散层，内层为电化学反应进行的场所一催化层）、质子交换膜和双极板。
燃料电池工作时，阳极催化层中的氢气在催化剂作用下发生电极反应：
H2→2H 2e-
该电极反应产生的电子经外电路到达阴极，氢离子则经质子交换膜到达阴极。氧气与氢离子及电子在阴极发生反应生成水：
O2 4H 4e-→2H2O
生成的水不稀释电解质，而是通过电极反应随尾气排出。
与其它燃料电池相比，低温燃料电池[包括PEMFC和DAFC(direct alcoholfuel cell)]具有高功率密度，高能量转换效率，低温启动，环境友好等优点，同时还具有可在室温快速启动、无电解质流失、水易排出、比功率和比能量高等优点。它将广泛应用于航天、军事、能源和交通等领域。由于中、高温PEMFC可以有效降低CO对催化剂的毒化，易于进行电池内部水和热的管理，已成为当今燃料电池发展的主流。
1.3本论文的研究内容、选题目的及意义
以磺化聚醚砜(SPES)为基材，向其中添加无机材料凹凸棒土(AT)和杂多酸 (PWA)，采用溶胶凝胶法制备复合膜，然后研究该复合膜的热稳定性、断面形貌特征。
磷钨酸(PWA)是一种杂多酸，具有较好的质子导电性，因此磷钨酸的加入为
改善磺化聚醚砜的质子导电率提供了保证。凹凸棒土(attapulgite) (理想分子式为Mg5Si8O20(OH2)(OH2)4