文档详情

N af ion 膜表面亲水性研究.PDF

发布:2018-10-12约字共5页下载文档
文本预览下载声明
第 3 卷 第 1 期 电化学 V o l. 3 N o. 1 1997 年 2 月 EL ECTROCH EM ISTR Y Feb. 1997 N afion 膜表面亲水性研究① 祖延兵   查全性 (武汉大学化学系 武汉 430072) 摘要  膜在电化学体系中的应用越来越广泛, 而其表面亲水性往往直接影响着使用 N afion 性能. 本文介绍一种适宜于表征N afion 膜表面亲水性的接触角测量方法, 即束缚气泡法, 并讨论了 该膜与水溶液接触角的滞后现象、溶液表面张力的影响, 简介了用全氟表面活性剂改善N afion 膜 表面亲水性的尝试. 关键词  膜, 表面亲水性, 接触角 N afion 由于全氟磺酸型离子交换膜具有优良的离子选择透过性和化学稳定性, 六十年代末刚一 问世就被应用于离子交换膜燃料电池, 以取代聚苯乙烯磺酸膜, 这一改进使得电池寿命由数百 小时提高到数万小时. 接着, 出现了采用全氟离子交换膜的氯碱电解新方法, 摒弃了传统电解 槽中有毒的水银和石棉, 提高了苛性钠的纯度. 目前, 离子膜燃料电池用于电动汽车的尝试颇 引人注目, 而利用全氟离子交换膜氯碱电解槽替换传统电解槽已成为氯碱工业发展的不争趋 势. 同时, 全氟离子交换膜在电化学传感器、修饰电极等领域的应用也相当广泛. 近年来, 关于N afion 膜结构及导电性有大量的研究报导, 其微观结构虽尚无定论, 但较普 [ 1, 2 ] 遍接受的是由 Gierke 及 Yeager 等提出的类球形簇网络模型 . 其主要内容是: 聚合物中的 磺酸阴离子和所含有的电解液形成直径约 4 nm 的离子簇, 簇之间以短而窄的通道相联, 通道 直径约 1 nm. 根据这一模型,N afion 膜的结构中存在两类性质完全不同的微畴: 一类是由全氟 长链组成的憎水畴, 一类是由悬挂在氟碳链上的磺酸阴离子、对离子和水分子组成的亲水畴。 最近, Fan 等利用扫描电化学显微镜(SECM ) 给出了N afion 膜表面亲水畴及憎水畴分布的实 [ 3 ] 际图象 . 由于憎水畴的存在,N afion 膜表面亲水性不足够好, 这在实际应用中产生一些问题. ( ) [ 4 ] 如氯碱电解槽中的“零间距效应”或称“气泡效应”问题 , 气泡在膜表面的粘附使槽压升高, [ 5 ] 耗电量增大. 另外, 气泡效应也会使再生式聚合物电解质燃料电池的充放电性能变差 . 大量 [ 6 ] 研究表明N afion 膜的导电性与其含水量有密切关系, 这直接涉及到膜的亲水性 . 而且当 N afion 膜与催化材料组成复合催化电极时, 膜催化剂界面亲水性对电极的性质有重要影响,
显示全部
相似文档