摘 要
质子交换膜作为燃料电池的核心组件，其性能直接影响电池的效率和稳定性。本研究针对传统全氟磺酸膜存在的成本高、机械性能不足等问题，提出了一种基于纳米复合材料的改性策略。通过溶胶-凝胶法制备了二氧化硅/碳纳米管杂化材料，并采用溶液浇铸法将其引入Nafion基体中，构建了具有三维网络结构的复合质子交换膜。利用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射等技术对膜的微观结构进行表征，结果表明改性后的膜形成了均匀的纳米级分散相，且保持了良好的化学稳定性。电化学测试显示，在80℃、100%相对湿度条件下，复合膜的质子传导率达到0.18 S/cm，较纯Nafion膜提高了约40%。同时，改性膜的甲醇渗透系数降低了35%，显著提升了阻醇性能。机械性能测试表明复合膜的拉伸强度达到32 MPa，较未改性样品提高了25%。本研究的创新点在于通过调控纳米填料的表面特性与分散状态，实现了质子传导通道的优化构筑，为高性能质子交换膜的开发提供了新的思路。研究结果对推动燃料电池技术的商业化应用具有重要的理论指导意义和实践价值。
关键词：质子交换膜；纳米复合材料；燃料电池
目 录
摘 要 I
第1章 绪 论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
第2章 质子交换膜改性方法研究 3
2.1 化学交联改性技术分析 3
2.2 纳米材料复合改性方法 3
2.3 表面功能化改性策略 4
第3章 改性质子交换膜性能表征 6
3.1 质子传导性能测试与分析 6
3.2 机械性能评价方法研究 6
3.3 化学稳定性测试与评估 7
第4章 改性质子交换膜应用性能评价 9
4.1 燃料电池单电池性能测试 9
4.2 耐久性及寿命评估方法 9
4.3 实际工况下的性能表现分析 10
结 论 12
参 考 文 献 13
致 谢 14
