J. Environ. Chem. Eng.：SPEEK/cloisite納米復合膜的制備及其在直接甲醇燃料電池中的應用

DOI: 10.1016/j.jece.2021.105319

DMFC框架中的關鍵問題之一是甲醇交換。表面修飾是解決該問題的一種有效的方法。本研究開發了一種通過靜電紡絲剝離的SPEEK/cloisite納米復合膜。該膜是通過將電紡SPEEK/cloisite纖維氈浸入半固化的SPEEK聚合物基體中制備而成的。本研究探討了剝離形態對膜生產率的影響。與Nafion?117等其他取樣膜相比，具有完全剝離結構的SP/e-spunCL15具有最佳效率，電流密度為7.73 mA cm-2，功率密度為1.18 mW cm-2。改進的形態、尺寸變化特性和性能使得靜電紡絲技術誘導的cloisite15A在直接甲醇燃料電池應用中更加有效。

圖1：（a）-（c）：致密SPEEK/e-spunCL膜的制備步驟

圖2：燃料電池分析儀測試系統示意圖

圖3：澆鑄SPEEK/Cloisite膜和SP/e-spunCL膜的FTIR光譜

圖4：SP/e-spunCL膜的XRD

圖5（a-e2）：（5a-5e）所有膜的表面SEM圖像，（5a1-5e1）所有膜的橫截面SEM圖像，（5a2-5e2）SP/e-spunCL納米復合膜的EDX定性分析，以及二氧化硅（cloisite15A的主要元素）在SP/e-spunCL納米復合膜中的分散百分比

圖6：a）SPEEK/cloisite膜之間的甲醇路徑比較，b）致密SP/e-spunCL膜之間的甲醇路徑比較

圖7：SP/e-spunCL納米復合膜在水合條件下的長期穩定性

圖8：SP/espunCL膜和Nafion?117膜的電池電壓、功率密度與電流密度的極化曲線