燃料电池用聚乙烯醇基碱性聚合物电解质膜的制备及其性能

通过在不同浓度KOH溶液中进行掺杂,制备出了聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)和聚乙烯醇/聚乙二醇二甲醚(PVA/PEGDE)碱性聚合物电解质膜详细考察了膜的外观形貌、微观结构、热稳定性、离子电导率和化学稳定性等.结果表明,PVA与PVP以及PEGDE具有很好的相容性,所制备的复合膜断面致密...     

质子辐照下正照式和背照式图像传感器的单粒子瞬态效应

CMOS图像传感器应用于空间任务时容易受到质子单粒子效应影响.本文采用商用正照式(FSI)和背照式(BSI)CMOS图像传感器开展了不同能量的质子辐照实验,实验中通过在线测试方法分析质子单粒子效应.其中,质子能量最高为200 Me V,总注量为10¹⁰ particle/cm~2,结果未发现外围电路的单粒子效应,但观察到像素阵列出现不同形状的单粒子瞬态亮斑.通过提取瞬态亮斑沉积能量和尺寸大小两个特征参数,比较了不同能量质子对瞬态亮斑特征的影响,以及FSI和BSI中瞬态亮斑特征的差异.最后,结合仿真方法,与实验结果进行比较,预测了质子在CMOS图像传感器像素单元产生瞬态亮斑的能量沉积分布.仿真结果验证了光电二极管耗尽区厚度减小和外延层减薄是导致BSI图像传感器中质子能量沉积分布左移的主要因素.     

聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮碱性复合膜的制备及其性能

通过在不同浓度KOH溶液中进行掺杂,制备出了聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)碱性聚合物电解质膜.详尽考察了膜的组成、微观结构、热稳定性、离子电导率和甲醇吸收率.结果表明,PVA与PVP两者具有较好的相容性,当m(PVA)∶m(PVP)=1∶0.5时,膜断面致密、均匀,未发生大尺度相分离.PVP的混入可以极大提高复合膜的电导率和热稳定性.当m(PVA)∶m(PVP)=1∶1时,复合膜的电导率可达2.01×10-3 S.cm-1.PVA/PVP/KOH膜的甲醇吸收率随温度的升高没有明显变化,100℃时其甲醇吸收率仅为同条件下Nafion 115膜的1/4.这表明该复合膜有望作为一种新型的碱性直接甲醇燃料电池用固体电解质膜且可提高膜的使用温度.     

高稳定性化学交联聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮碱性固体电解质膜

碱性固体电解质膜的稳定性是影响其在电化学领域应用的一个重要因素.本文在前期研究工作的基础上,通过直接共混和化学交联修饰制备出了聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)碱性聚合物电解质膜.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和交流阻抗等方法详细考察了复合膜的分子结构、热稳定性、化学稳定性、氧化稳定性和尺寸稳定性.红外光谱结果表明,PVP成功地混入聚合物基体中,在1672cm-1处表现出来自于PVP第I带C襒O的强吸收峰.TGA结果表明,提高掺杂的KOH溶液浓度对PVA/PVP碱性膜的热稳定性没有明显影响.SEM分析结果表明,复合膜经高温、高浓度碱(80℃,10mol·L-1)处理后,其断面结构仍致密均匀,未出现类似小孔等膜降解情况,此时膜电导率(1.58×10-3S·cm-1)相比室温相同碱液时提高91.5%,表明PVA/PVP膜具有很好的耐碱化学稳定性.同时,PVA/PVP碱性膜表现出良好的抗氧化性,在60℃的3%和10%H2O2溶液中处理均没有观察到明显的质量损失,150h后仍能保持原膜质量的89%和85%.此外,由于膜内形成致密的内互交联网络结构,复合膜在水中800h之后也表现出很好的同向性和电导率稳定性.     

用于燃料电池的季铵基团的PVA/PAADDA碱性聚合物电解质膜的制备及稳定性

通过聚合物共混法成功地制备出了具有化学交联结构的聚乙烯醇/二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺共聚物(PVA/PAADDA)碱性聚合物电解质膜。采用傅里叶红外分析（FTIR）、扫描电镜（SEM）、热重分析（TGA）和交流阻抗等方法详细考察了PVA/PAADDA膜的分子结构、微观形貌、热稳定性、耐碱稳定性、尺寸稳定性和电导率。红外分析结果表明,PAADDA成功地混入聚合物基体中。SEM分析结果表明,当m(PVA):m(PAADDA)=1:1时,膜可观察到明显的微相分离。TGA结果表明,混入PAADDA后膜的热稳定性没有明显降低,并且在210 oC之前能保持很好的热稳定性。PVA/PAADDA膜在经过高温、高浓度碱溶液（80 oC, 6 mol?L-1）处理后,仍表现出很好的耐碱稳定性。同时,由于膜内形成致密的内互交联网络结构,PVA/PAADDA膜在60 oC水中处理300 h后也能表现出优良的尺寸稳定性和电导率稳定性。此外,膜的甲醇吸收率随着温度的升高没有明显变化,90 oC时甲醇吸收率仅为同条件下Nafion115膜的1/5。