磺化聚苯并咪唑/磺化聚醚砜酸碱复合质子交换膜的制备与表征

为提高膜的尺寸稳定性和阻醇性能,以磺化聚苯并咪唑(S-PBI)与高磺化度聚醚砜(ABPS)两种聚合物为原料,采用溶液共混的方法,制备了系列酸碱复合质子交换膜。研究了复合膜的甲醇溶胀性、吸水率、甲醇渗透系数、质子传导率随S-PBI含量的变化规律。研究表明,随着S-PBI含量的增加,膜的阻醇性能和尺寸稳定性明显提高;同时,复合膜具有较好的质子传导率,有望应用于直接甲醇燃料电池。     

氧化石墨烯/磺化聚苯并咪唑高温质子交换膜的制备和表征

通过共混法和原位聚合法成功制备氧化石墨烯（GO）/磺化聚苯并咪唑（SPBI）质子交换复合膜。用FTIR及TEM表征了复合膜的结构,并测试了复合膜的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性、含水率、酸掺杂率、氧化稳定性及质子电导率,重点考察不同制备方法、GO的加入对GO/SPBI质子交换复合膜结构和性能的影响。实验结果表明,GO在Y-GO/SPBI-1%复合膜中呈薄片状并良好分散。添加GO后复合膜的力学性能大幅提高,拉伸强度相较于Nafion 117膜（26.65MPa）提高了2.5倍。Y-GO/SPBI-1%复合膜热稳定性稍高于G-GO/SPBI-1%复合膜。Y-GO/SPBI-1%复合膜拥有与SPBI膜相当的含水率,比G-GO/SPBI-1%复合膜的含水率提高了51.36%,表明原位聚合法制备的膜具有良好的保水能力。原位聚合法制备的复合膜具有更高的酸掺杂率和更低的酸溶胀度,提高了膜的尺寸稳定性。Y-GO/SPBI-1%质子交换复合膜在相对湿度40%、160℃下具有最高的质子电导率0.113S/cm。GO上的含氧官能团有助于复合膜中质子的跳跃,原位聚合法使GO更均匀地分散在SPBI基质中,对复合膜质子电导率的提高起到关键作用。     

磺化聚苯并咪唑/膦酸改性氧化石墨烯质子交换复合膜的制备及性能

通过胺基膦酸化法改性氧化石墨烯（GO）合成接枝有膦酸基团和磺酸基团的膦酸改性氧化石墨烯（MGO）,热重分析表明MGO具有良好的热稳定性。通过原位聚合法将MGO掺杂到磺化聚苯并咪唑（SPBI）中,成功制备了SPBI/MGO质子交换复合膜。SEM表明膜表面致密,MGO的加入使断面出现片状结构。SPBI/MGO-1%复合膜的酸掺杂率最高达到248.8%,MGO的掺杂提高了复合膜的热稳定性。复合膜的干膜拉伸强度相对于Nafion117膜（26.65MPa）提高了36%,SPBI/MGO-1%的湿膜的拉伸强度达到69.46MPa,相较于SPBI膜提高了41.2%,复合膜具有较高的力学性能。SPBI/MGO复合膜的质子电导率随着MGO含量增加而逐渐增加,SPBI/MGO-1%复合膜在10%RH和160℃条件下质子电导率达到0.193S/cm,在高温低湿的质子交换膜燃料电池中有较高的应用前景。     

聚苯并咪唑/改性聚环氧氯丙烷阴离子交换膜的性能

通过缩聚法制备了含氟聚苯并咪唑(FPBI),以1–甲基咪唑和聚环氧氯丙烷为原料,制备了咪唑盐修饰的聚环氧氯丙烷(Im PECH),并通过溶液浇铸法制备了FPBI/Im PECH复合膜。系统地研究了复合膜中Im PECH含量的不同对复合膜的力学性能、热稳定性、离子电导率、离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀度等性能的影响。研究结果表明,随着Im PECH含量的增加,复合膜的吸水率、溶胀度、IEC、离子电导率逐渐增加,依然能够保持良好的力学性能和热稳定性。FPBI/Im PECH复合膜在80℃下最高电导率达到55.74 m S/cm,并展示了优异的耐碱性,该复合阴离子交换膜有望在碱性阴离子交换膜燃料电池中得到应用。     

聚丙烯腈/磺化聚苯醚质子交换膜的制备和性能

采用溶液共混浇铸法制备了一系列的聚丙烯腈/磺化聚苯醚(PAN/SPPO)共混质子交换膜.结果表明,磺酸基团成功引入交换膜,共混膜有较好的相容性,没产生相分离,PAN/SPPO共混膜的吸水率和溶胀率明显降低,其热性能稳定.与纯SPPO膜相比,虽然英质子传导率有所下降,但都在10-2～ 10-3S/cm数量级范围内,究全可...     

磺化聚苯醚质子交换膜的制备与性能研究

以氯磺酸为磺化剂制备了一系列不同磺化度的磺化聚苯醚(SPPO)膜,通过热重-红外联用分析、差示扫描量热分析、含水率测试、力学性能和电导率测试,探讨了SPPO膜作为质子交换膜用于燃料电池的可能性。结果表明,SPPO存在3个阶段的失重,分别归属于吸收的水分、磺酸基团及主链的降解,磺化之后热稳定性虽有所下降,但主链的降解温度基本保持不变,玻璃化转变温度明显升高;SPPO的含水率随着磺化度和温度的增加而增加;膜的拉伸强度则随着磺化度的增加而降低,且膜在湿态时的强度较干态时的要低,但与商业化的Nafion 112膜相比仍具有较高的强度;磺化度为40.1%的SPPO膜在室温下的电导率为1.16×10-2S/cm,与Nafion 112膜为同一数量级。     

磺化聚砜/黑磷复合质子交换膜制备及性能研究

以聚醚砜(PES)为原料,采用氯磺酸(CSA)为磺化剂,通过控制反应温度和时间制备系列磺化聚砜(SPES),并以SPES为基质,二维黑磷(BP)为功能填料,采用溶液铸膜法制备了复合质子交换膜。采用红外光谱分析仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料结构进行表征,研究了复合膜的吸水率、质子交换性、阻醇性等。结果表明,SPES的磺化度随反应温度、时间、磺化剂浓度的升高而增大。BP的添加增强了复合膜的热稳定性、氧化稳定性、质子交换性、阻醇性等综合性能。在相同测试条件下SPES基膜的甲醇渗透率为1.185×10^-6 cm²/s,而5%(质量分数,下同)SPES/BP复合膜的甲醇渗透率仅为2.88×10^-7 cm²/s。     

燃料电池用纳米改性聚苯并咪唑阴离子交换膜的制备

以环氧氯丙烷和1–甲基咪唑为原料制备新型离子液体(IL),以IL为原料对氧化石墨烯(GO)进行表面修饰制备离子液体功能化氧化石墨烯(IL–GO),以IL–GO为添加剂制备基于含氟聚苯并咪唑(FPBI)复合膜。研究了IL–GO的含量对复合膜的热稳定性、力学强度、离子电导率、离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀度和耐碱性等性能的影响。研究结果表明,复合膜的IEC、离子电导率和拉伸性能都随着IL–GO含量的增加而增大,当IL–GO含量为30%时其拉伸应力和拉伸弹性模量分别达到77.5 MPa和1.95 GPa,在80℃下,其最大离子电导率可达72.3 m S/cm,然而复合膜的热稳定性并没随着IL–GO含量的增加而改变。FPBI/IL–GO复合膜具有良好的稳定性,该系列阴离子交换膜有望在碱性阴离子交换膜燃料电池中得到应用。     

磺化聚醚砜质子交换膜的制备及性能研究

以浓硫酸为溶剂、氯磺酸为磺化剂对聚醚砜（PES）进行了磺化，采用氢核磁共振谱（^1H NMR）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）及热重分析（TGA）对磺化聚醚砜（SPES）进行了表征，证实PES得到了磺化。制备了一系列不同磺化度的SPES膜，测试了膜的接触角、含水率和电导率。试验结果表明，SPES具有良好的热稳定性；随着磺化度的增加，膜的亲水性能增加，膜的电导率增加。当SPES膜的磺化度达到37．0％（摩尔分数）时，SPES膜在室温下的电导率与商业化的Nafion 112膜的电导率相当。     

质子交换膜燃料电池温度和电流分布同步测定

发展了一种新的质子交换膜燃料电池（PEMFC）局部特性测试方法,该方法实现了在不改变PEMFC膜电极和电池结构的情况下对PEMFC电流密度和局部温度分布的同步测量。对一种PEMFC在自然冷却状态下,阳极流场板背面温度分布以及阴极电流密度分布进行了实验测定。实验结果表明,阳极流场板背面最大温差小于1℃;电流密度分布主要受电极内液态水分布影响;同时,水蒸气冷凝放热导致电池局部温度升高是造成电池温度分布不均的主要因素。     

SPEEK/改性MWCNT复合质子交换膜的制备与性能

制备了带有柔性有机侧链的改性碳纳米管(MWCNT-G),并与磺化聚醚醚酮(SPEEK)共混制得复合膜。扫描电镜(SEM)分析结果表明,MWCNT-G比原始MWCNT在SPEEK中分散更均匀。在1%的掺杂比例下对比分析了SPEEK/MWCNT膜及SPEEK/MWCNT-G膜的质子传导率、吸水率、溶胀度、机械性能、化学稳定性、热稳定性等。SPEEK/MWCNT-G膜未降低吸水率却降低了溶胀度,在机械强度及稳定性上均有所提高。SPEEK/MWCNT-G膜质子传递阻力更低,60℃时其质子传导率达0. 086 S/cm,是SPEEK/MWCNT膜的1. 46倍、SPEEK膜的1. 72倍。该方案使MWCNT与SPEEK相容性差的状况得以改善。     

DMFC用磺化聚酰亚胺质子交换膜的合成与性能

以一种磺化二胺单体2,2′-二磺酸基-4,4′-二苯醚二胺(S-ODA)与非磺化单体4,4′-二苯醚二胺(ODA),及二酐单体3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)为原料,采用高温一步法直接聚合,得到了一系列磺化聚酰亚胺(SPI)质子交换膜材料,并用红外光谱对聚合物进行了表征.通过改变聚合体系中磺化单体与非磺化单体的比例控制聚合物的磺化度,并研究了材料的组成对膜的电导率、吸水率等性能的影响。     

磺化芳香聚合物复合质子交换膜

磺化芳香聚合物与其他聚合物共混制备复合膜是改善磺化芳香聚合物质子交换膜性能的一种有效方法。就最近几年来碱性聚合物及其他聚合物与磺化芳香聚合物复合的研究现状进行了分析，对其中存在的问题进行了阐述。     

磺化聚芳烃质子交换膜的研究进展

质子交换膜燃料电池是21世纪最清洁的能源之一,质子交换膜是其核心组件,目前商业化的质子交换膜存在着成本高、无法高温操作、甲醇渗透率高等缺点,因此开发新型低成本,高性能的聚芳香烃质子交换膜的研究热点之一。本文介绍了聚芳烃质子交换膜的改性方法及产生的效果。     

燃料电池用质子交换膜材料的磺化改性研究

综述了燃料电池用质子交换膜材料在开发应用中的主要改性方法--磺化法的研究进展.重点介绍了聚合物的直接磺化法和磺化单体的共聚合法,并对这两种磺化方法做了较为详细的比较,讨论了两种方法制得的改性膜材料的结构和性能,同时对其在质子交换膜膜材料探索研究中的应用提出了展望.     

六元环型磺化聚酰亚胺类质子交换膜

磺化聚酰亚胺是一类很有希望在燃料电池中获得应用的质子交换膜材料。本文对近年来六元环型磺化聚酰亚胺的制备、磺化聚酰亚胺质子交换膜的各项性能做了一定的归纳与分析。重点介绍了耐水性、耐久性、离子交换容量、质子电导率四个方面的测试方法及影响因素,指出目前存在的问题并预测了今后重点研究的方向。     

燃料电池高温质子交换膜研究进展

高温质子交换膜燃料电池具有反应动力学快、CO耐受性高等特点,但磷酸掺杂的高温质子交换膜因磷酸的流失和聚合物的降解等原因导致燃料电池的输出功率发生衰减。本文通过介绍聚苯并咪唑衍生物的高温质子交换膜、聚苯并咪唑的复合型质子交换膜、新型芳基聚合物的高温质子交换膜,阐明聚合物的主链结构、官能团结构以及复合填料对高温质子交换膜性能的影响。在近期的研究报道中,提高膜性能的主要策略包括提升自由体积、建立交联结构、嵌段共聚、复合掺杂（ILs、MOFs、PIMs、MO_x）、阳离子官能团修饰等。文章指出,在未来的研究中应该加强对磷酸基高温质子交换膜质子传输通道结构的进一步理解,关注聚合物化学降解和物理性能衰败的原因,并开发更多的新型聚合物材料。