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以醣類為模板製備中孔洞二氧化矽及其於燃料電池之研究

為了解決gs電池評價的問題，作者黃靜怡 這樣論述：

摘 要本研究採用葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、及果糖四種界面活性劑當模板，用水去除模板後分別製備出GS、SS、MS、FS，以及未使用模版以傳統溶膠凝膠法製備的NS等具中孔洞和高比表面積的五種二氧化矽材料。從29Si-固態NMR光譜、比表面積/孔隙度及化學吸附分析儀分析結果討論GS、MS、SS、FS，及NS之交聯結構、表面積及孔洞之差異特性。結果顯示GS具有最高之比表面積，其表面積為1024 m2/g，平均孔體積為0.61m3/g，平均孔徑為2.6 nm。此外，此五種二氧化矽添加到Nafion溶液中，分別製成GSN、MSN、SSN、FSN，及NSN五種SiO2/Nafion複合質子交換膜，探討此複合

膜之各項性能及其在質子交換膜燃料電池之應用。含水率測試結果顯示，因添加中孔洞二氧化矽，使各複合膜的含水率至少高於未添加之重鑄Nafion膜15%以上，且GSN複合膜之含水率比市售的N212高出81 %。由X-射線繞射圖譜與FTIR-ATR證明，系統中添加製備的中孔二氧化矽，並未改變Nafion質子交換膜的整體化學特性。在加濕環境下複合膜的質子導電度，其中會隨所添加的二氧化矽之表面積增加而增加；以添加GS於複合膜中，最能幫助質子更順暢的通過導電路徑，而達到減低質子交換膜的阻抗值。複合膜應用在質子交換膜燃料電池之性能測試顯示，操作氣體為H2(g)/O2(g)，電壓為0.4V時，隨著電池溫度的提升，

二氧化矽的比表面積與孔洞體積，成為影響質子交換膜保水能力的主要因素。本研究製備之最佳複合膜2wt.% GSN，在電池操作溫度為80℃，陰陽極加濕溫度50℃，操作電壓0.4V下運行時，其功率密度為重鑄Nafion膜的3.22倍。