The Applicaton of TiO/sub 2/ Containing Modified PVA Membrane and Macro-Cylcil Complexs for the Direct Methanol Fuel Cell

第一年以中空奈米的無機材料與改質PVA、KOH混合(聚乙烯醇/聚甲基丙烯酸-2-羥基乙酯(HEMA)及聚乙烯醇/聚丙烯酸)，製備高分子電解質薄膜，而藉著膜材內部的中空奈米無機材料來傳導OH-。所以此設計為電子絕緣體，又是離子的良導體。中空奈米的無機材料為多孔性高比面積的奈米TiO2粒子(7 nm, 300 m2/g, Rutile) 。此奈米TiO2粒子可以阻礙甲醇小分子的穿透PVA高分子膜且奈米TiO2粒子材料在PVA高分子材料中可以吸附較多的KOH電解質，使離子導電度維持在良好的狀況。所製備的改質PVA高分子製備有機無機混成材料，將進行離子導電度分析、含水率(%)、電化學穩定性分析、FTIR化學性質分析、DSC及TGA熱性質的分析，表面觀察分析如SEM，結構分析如XRD分析，相關電性分析檢測如CV、AC impedance等，機械強度及甲醇滲透率測試等，評估中空奈米之效應。第二年的研究將自行合成Cobalt Shiff』s base 及.類菁等過渡金屬大環錯化合物。改變中心離子(例如Fe,Co,Mn,Zn)評估其對電化學還原催化能力之影響。由於電催化觸媒的優劣取決於以下幾點：1.電催化反應之活性，2.長時間使用的穩定性，3.觸媒再生的效果。電催化觸媒的活性優劣取決於甲醇分解與水氣轉移反應，本計畫將以Pt 金屬為參考，針對幾種自行合成Cobalt Shiff』s base 及.類菁等過渡金屬大環錯化合物進行電催化觸媒表面的物性分析，包括(1)電催化觸媒使用壽命與再生機制評估,(2)電催化觸媒表面氧化態之變化, (3)電催化觸媒之表面積、顆粒大小, (4)電催化觸媒毒化與再生機制, (5)電催化觸媒的擔體選擇由於上述過渡金屬大環錯化合物均不同程度溶於水中，為防止流失，將利用共價結合方法將過渡金屬大環錯化合物鍵合在XC-72R碳載體表面，並製成電極 。電極材料成份可為:(1) 80~98%碳粉(活性碳或碳黑或石墨): (2) 2~10%氟聚合物 (粉末,懸浮物) (3) 微量分散劑(4) 0~20%自製過渡金屬大環錯化合物觸媒或商業觸媒(5)依製程方法不同而使用不同的溶劑量以調配成適合該製程的黏度，溶劑 可為hydrocarbons或alcohols。用上述之含量比例範圍為參考，配製一系列的電極材料混合物，然後分別以噴塗、薄帶刮刀或網版印刷方示進行電極的製作，並評估其性質。在第三年的研究將總合此計劃第一年之含中空奈米高分子電解質薄膜與第二年過渡金屬大環錯化合物電催化劑研究之結果並進一步組裝DMFC模組探討不同的結構和藉由不同的製備過程所產生的電極的性能並確認催化層的表面結構和粗糙度對DMFC性能的影響。藉由SEM和AFM去觀察催化層的粗糙與表面形態學。藉由極化曲線和電化學阻抗圖譜(EIS)來表示MEA的性能和內部電阻。

Project ID:PB9609-5751
External Project ID:NSC96-2218-E182-062