磷硅酸盐凝胶基固体质子导体的研究进展

磷硅酸盐凝胶具有热稳定的硅网络结构,吸附水分子有很强的亲合力,使得该凝胶在中温范围、低湿条件下成为具有发展前景的固体质子导体材料之一。介绍了掺杂惰性氧化物(如Al2O3,B2O3等)、酸式盐(如CsHSO4,CsH2PO4等)及有机物(如PI,PAI,PVdF,SEBS,PVA,C16H36O4Ti,SPPO等)对磷硅酸盐凝胶导电性能的影响,它们将是提升磷硅酸盐凝胶导电性能的主要发展趋势。     

硫酸高铈对磷硅酸盐凝胶质子导体的改性处理

研制兼具较高化学耐久性和质子电导率的电解质是提高燃料电池效率的关键. 本研究在利用溶胶凝胶法制备磷硅酸盐干凝胶的基础上, 发现添加Ce(SO₄)₂能明显提高凝胶的质子电导率, 并且Ce(SO₄)₂含量为0.81wt%时达到最大值（σ₁₀₀=1.25S/m, σ₁₃₀=2.11S/m）. 与未添加任何Ce(SO₄)₂的干凝胶相比, 质子电导率提高了70%以上. 干燥的氩气环境使凝胶的电导率下降约20%（σ₁₀₀=1.06S/m, σ₁₃₀=1.68S/m）. 热分析以及NMR谱测试结果表明：添加Ce(SO₄)₂后材料的水分子保持能力增强, 形成了较多有利于质子传输的PO₄^3-孤立磷酸单元以及含有一个桥氧的Si—O—P和P—O—P结构单元.