基于含氟聚苯并咪唑/磺化壳聚糖复合质子交换膜的制备与表征

通过磺化反应在壳聚糖(CS)上引入磺酸基团制得具备良好质子传导能力的磺化壳聚糖(SPCS)。以含氟聚苯并咪唑(FPBI)为基体材料,通过掺杂磺化壳聚糖制备得到FPBI-SPCS复合质子交换膜。研究了SPCS的质量分数对复合膜的机械性能、热稳定性、吸水率、溶胀度、质子电导率等性能影响。结果表明,复合膜的质子电导率随着SPCS质量分数的增加而增加,但是吸水率、溶胀度却随着SPCS质量分数的增加而下降,复合膜依然能够保持良好的机械性能和热稳定性。FPBI-SPCS复合膜在80℃下最高电导率达18.52 m S/cm,有望在质子交换膜燃料电池中得到应用。     

基于聚苯醚的哌啶盐型阴离子交换膜的制备与表征

以聚苯醚(PPE)和N-溴代丁二酰亚胺为原料,合成了不同溴化度的溴化PPE(Br-PPE),并进一步用哌啶盐(1–甲基哌啶)对Br-PPE进行功能化修饰,采用溶液浇铸法制备了基于哌啶盐的阴离子交换膜(Pip-PPE膜)。详细研究了Pip-PPE膜的离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀度、热稳定性、力学性能、电导率及耐碱性。结果表明,随着溴化程度的增加,Pip-PPE膜的IEC、吸水率、溶胀度、电导率和断裂伸长率都增大,而拉伸强度和拉伸弹性模量都减小,在80℃时,Pip-PPE-20膜和Pip-PPE-40膜的电导率分别为66.11 m S/cm和78.26 m S/cm。Pip-PPE膜具有良好的热稳定性。在室温下,Pip-PPE-20膜和Pip-PPE-40膜在2 mol/L的KOH溶液中连续浸泡15 d后,表现出优良的耐碱性,其电导率保持率都在97%以上。