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《华中科技大学》 2006年
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复合固体电解质膜SO_2传感器的研究

杨锦秀  
【摘要】: 固体聚合物电解质(Solid Polymer Electrolyte,SPE)具有质轻、成膜性好、粘弹性和稳定性好等优点,将其应用于气体传感器中,能克服液体电解质传感器存在的易泄露、短路、寿命短等问题,符合化学传感器的发展趋势,在传感器、锂离子电池、电子等方面都有着广泛的应用。 本课题主要研究复合固体电解质膜的制备工艺及其性能,并将其用做SO_2传感器电解质,进行传感器性能研究。 研究了复合电解质膜的制备工艺。采用溶胶-凝胶法,利用水浴磁力加热搅拌及流延成膜的手段,制备了传感器电解质材料STA/SiO_2/PVA复合膜,该膜以聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)为基,掺杂物为二氧化硅和钨硅酸(Silicotungstic Acid (STA))。通过EIS、TGA、XRD、FTIR、SEM、循环伏安法及拉伸实验等测试方法分析了电解质膜的性能。结果表明复合电解质膜中聚乙烯醇、二氧化硅和钨硅酸相容性较好,并且电解质膜具有良好的质子导电性、热稳定性、电化学稳定性及良好的力学性能,符合SO_2传感器的应用要求。 进行了电流型固体电解质SO_2传感器的性能研究。设计出拆卸方便的SO_2气体传感器结构,传感器电解质为本课题制备的3%STA/50%SiO_2/PVA复合电解质膜,电极为质子交换膜燃料电池常用的碳载铂气体扩散电极,采用电化学系统对静态SO_2/空气体系进行性能测试,由工作电极极化曲线的电流平台区选择传感器的工作电压为0.3V(相对于参比电极),在该工作电压下,测试了传感器对一系列SO_2/空气体系的电流响应-时间曲线,结果表明用此类复合膜为电解质的传感器对SO_2的电流响应信号和SO_2浓度有较好的线性关系,通过计算得传感器测量SO_2的灵敏度为23.7μA/(10~(-6)mol·L~(-1)),并对传感器稳定性做了一定分析。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP212.2

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