磺化聚苯醚-磷酸锆质子交换复合膜的制备与性能研究

开发价格低廉且性能优异的质子交换膜是目前燃料电池研究的热点.采用溶胶-凝胶法将磺化聚苯醚(SPPO)与磷酸锆(ZrP)复合得到质子交换膜,重点考察了ZrP含量对复合膜含水率、溶胀度和质子电导率的影响,采用红外光谱和交流阻抗法表征SPPO-ZrP复合膜的微观结构和质子电导率.结果表明SPPO与ZrP产生相互作用使SPPO结构发生变化.SPPO-ZrP复合膜含水率和溶胀度都随着ZrP质量分数增加而逐渐减小,当ZrP质量分数为20％时,膜的含水率和溶胀度分别达到18％和2.1％.通过交流阻抗法对质子传导性能的表征结果显示,随ZrP质量分数增加复合膜质子电导率逐渐增大,ZrP质量分数20％的SPPO-ZrP复合膜质子电导率在室温下达到1.6×10-2S/cm.     

磺化聚苯醚/聚醚酰亚胺共混质子交换膜的制备与性能

以磺化聚苯醚(SPPO)和聚醚酰亚胺(PEI)为原料,采用溶液共混法制备了SPPO/PEI共混质子交换膜,并经扫描电镜(SEM)、热重分析、拉伸测试等对膜的结构和性能进行了表征。结果表明,共混膜较纯SPPO膜具有更高的热稳定性、力学性能和尺寸稳定性;SPPO与PEI之间的强烈氢键相互作用使两组分之间并未发生明显的相分离。PEI的引入虽使得共混膜的质子传导率有所下降,但对于PEI含量在40%以下的共混膜,其质子传导率仍维持在约10-2S/cm的数量级水平,能满足质子交换膜的要求。     

聚乙二醇/磺化聚苯醚质子交换膜的制备与性能研究

采用溶液共混浇铸法制备了一系列的聚乙二醇/磺化聚苯醚(PEG/SPPO)共混膜SPPO的红外光谱图显示了磺酸基团的成功引入;X-射线衍射图表明,加入柔性的聚乙二醇,SPPO的有序程度降低;膜的离子交换容量(IEC值)、质子传导率和吸水率等理化性能结果表明:PEG/SPPO共混膜的质子传导率和离子交换容量虽然较纯SPPO膜有所下降,但是最大也分别达到了1.80mequiv.g-1和0.061S/cm(PEG/SPPO=10/90,90℃),仍然可以满足质子交换膜的使用要求,而复合膜的吸水率和溶胀率较SPPO膜大幅降低。整体来说,复合膜的各项综合性质良好,有望应用于直接甲醇燃料电池。     

磺化聚酰亚胺/木质素磺酸钠质子交换复合膜的制备与表征

通过共混法将木质素磺酸钠(SLS)引入到磺化聚酰亚胺(SPI)中,制备了SPI/SLS质子交换复合膜.通过红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征复合膜的化学结构和微观形貌,并对复合膜的含水率、溶胀度、机械性能、热稳定性和质子传导性能进行研究.结果 表明:SLS均匀分散在SPI内部,SLS的引入提升了质子交换复合...     

侧链磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能

为进一步提高磺化聚醚醚酮质子交换膜的尺寸稳定性、耐氧化性和质子电导率,从侧链结构出发设计制备了一种新的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜.以磺化聚醚醚酮为聚合物主链,利用N,N′-羰基二咪唑(CDI)的活化作用将1-乙醇胺(MEA)与磺酸基团反应,从而延长侧链长度,再通过1,3-丙磺酸内酯的开环反应引入磺酸功能基团,最后采用溶胶-凝胶法制备出一系列新的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜.对所制备的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜分别进行了结构和性能表征.结果表明,该类侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜中产生了亲水/疏水相分离结构,并且具有适当的吸水率和较低的溶胀度(9.2%).该类质子交换膜具有更高的质子电导率,其中60℃时支化程度为80%的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜的电导率高达0.096 S/cm.此外,制备的侧链型磺化聚醚醚酮质子交换膜也具有良好的机械性能、氧化稳定性和热稳定性.     

磺化SEBS质子交换膜制备和性能的研究

利用“预混法”对苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SEBS）进行了磺化,采用溶液-浇铸法成膜,并对其制备过程和膜的性能进行了研究。结果表明,FT-IR分析判断磺酸基团接入PS段的苯环对位上;该法平均磺化效率为12％;溶剂DCE与环己烷的加入量体积之比为8：1左右时磺化度达到最高;电导率、含水量、溶涨率和水合系数都以磺化度为15％左右处为一临界点,此前都增长缓慢,此后迅猛增长,然后前三者在磺化度为20％左右增加趋于缓慢,不同的是,而由于“亲水区域”的存在,水合系数在磺化度为20％左右达到最高,随后便逐渐减小;当磺化度达到40％以上,膜的几乎成为水溶性;AFM研究表明磺化后PS相以大小为20～30nm的柱状存在,并有交叉汇合的趋势。     

磷酸掺杂咪唑金翁盐聚苯醚基高温质子交换膜的制备和性能EI北大核心CSCD

以强度高、加工性能好的聚苯醚为原料,制备耐高温Bronsted酸碱对型质子交换膜。采用自由基反应合成不同溴化度的溴化聚苯醚(BPPO),再与N-甲基咪唑(Im)反应生成咪唑金翁盐聚苯醚,最后通过掺杂磷酸(PA)制备了BPPO-Im/PA膜。利用核磁共振谱和红外光谱对膜的结构进行表征,计算得到溴化度分别为15.33%、28.66%、36.07%。随溴化度增加,接枝的Im量增加,吸附磷酸量增加,电导率先升高后降低,力学性能逐渐降低。溴化度为28.66%的B2-Im/PA膜综合性最好,该膜在200℃内使用时热稳定性良好,拉伸强度为5.2 MPa,160℃时电导率达到了0.054 S/cm,提高了将近一半。     

磷酸掺杂bSPEEK-OPBI共混质子交换膜的制备及性能

为改善磷酸-聚苯并咪唑(PA-PBI)质子交换膜在燃料电池运行过程中磷酸浸出的问题以及进一步提高其质子传导率和机械强度,本文用高磺化度支链磺化聚醚醚酮(bSPEEK)与芳醚型聚苯并咪唑(OPBI)进行酸碱共混,利用流延法制备磷酸掺杂质子交换膜.结果 表明,共混膜中bSPEEK最佳含量为30％,共混膜的体积溶胀率降低26...     

磺化聚醚砜膜的制备及其质子传导性能

以氯磺酸为磺化剂、浓硫酸为溶剂对聚醚砜进行磺化,得到具有良好亲水性能的磺化聚醚砜SPES膜。磺化度和湿度对磺化聚醚砜膜的电导率具有显著影响,磺化度为31.5%时,膜的电导率达到0.0163S.cm-1。当膜的亲水性能和吸水率增大,更多的水分子扩散到SPES的骨架体系中,并在含有-SO3H的亲水区之间形成水桥,有利于质子交换通道的形成和水合质子的传递,促进了电导率的提高。     

磺化聚醚醚酮/蒙脱土复合型质子交换膜制备与性能

以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为基体,以有机改性的蒙脱土(OMMT)为无机相,采用溶液插层法成功制备出了可望应用于直接甲醇燃料电池的SPEEK/OMMT复合型质子交换膜.通过X射线衍射(XRD)表征了复合膜的微观结构,并采用交流阻抗和隔膜扩散方法分别考察了复合膜的质子传导性能和阻醇性能.结果表明,蒙脱土的片层间距超过4.4 nm,SPEEK高分子链已插层到蒙脱土片层之间.与纯SPEEK膜相比,SPEEK/OMMT复合膜的质子传导率有所降低,但在90℃也达到了1.2×10-2S/cm的水平,而且蒙脱土的加入明显地降低了SPEEK膜的甲醇渗透率.     

SPPO/SiO2/PWA复合质子交换膜的制备及性能

利用溶胶-凝胶法制备出了SPPO/SiO2/PWA复合质子交换膜,对膜的离子交换容量(IEC)、平均当量重量(EW)、磺化度(SD)、吸水性、溶胀率、质子电导率、Tg进行了表征,此外,还对膜的结构进行了FT-IR、SEM表征,结果表明,所制得的掺杂2%～5%SiO2和3%PWA的SPPO复合膜在100℃、100%相对湿度时的质子电导率与Nafion-117?膜相近,有望作为质子交换膜使用。     

NF系列复合膜的制备及结构性能的研究

采用界面缩聚的方法制备了NF系列复合纳滤膜 ,并对其进行了表征 .在 0 6MPa下 ,NF - 1的水通量为 4 1L/(m2 ·h) ,对Na2 SO4 的截留率为 78% ,NF - 2的水通量为 6 0L/(m2 ·h) ,对Na2 SO4 的截留率为 94 % ,NF - 3的水通量为 2 6 5L/(m2 ·h) ,对Na2 SO4 的截留率为 94 % .通过红外光谱和原子力显微镜观察到NF系列复合纳滤膜的表层化学结构和表面形貌 ,探索了NF系列纳滤膜在染料工业的应用前景     

磺化聚联苯醚砜／改性蒙脱土复合质子交换膜的研究

对蒙脱土进行了有机磺酸化改性和结构表征，并用于对磺化聚联苯醚砜膜的杂化改性，同时制备了改性蒙脱土（SMMT），磺化聚联苯醚砜（SPSU）复合质子交换膜，对它们进行的物化和燃料电池性能研究结果表明：有机磺酸化改性使蒙脱土层间距有所增大，有利于改善蒙脱土片层间的有机亲和性和质子传导能力；在SMMT／SPSU复合膜中含有较SPSU膜更多的键合水，使膜在升高温度下的含水率提高，改善了膜在高温、低湿度下的质子传导性能，有希望由此开发新的高温质子交换膜。     

磺化聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合质子交换膜的制备与性能

合成了表面接枝磺酸基团的改性多壁碳纳米管(S-MWNTs),通过溶液共混法制备了用于直接甲醇燃料电池的磺化聚醚醚酮(SPEEK)/S-MWNTs复合膜.扫描电镜显示,SMWNTs在掺杂量比较少时,能够在SPEEK基体中均匀分散;热重分析证明,复合膜具有优异的热稳定性.当掺杂量为1%时,复合膜的机械性能,尺寸稳定性及电导率均提高,这有效解决了纯SPEEK膜中质子电导率与机械性能、尺寸稳定性等相矛盾的问题.     

聚酰胺复合纳滤膜的制备与表征

以聚砜超滤膜为基膜,通过间苯二胺(PDA)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜.系统地考察了界面聚合条件对所得复合膜性能的影响及膜对不同类型的无机盐的分离性能.详细表征了基膜与复合膜的表面形貌和接触角.结果表明:最佳聚合条件为:PDA质量分数1.5%,TMC质量分数0.1%,水相浸泡时间3min,反应时间20s,热处理温度80℃,热处理时间3min.在0.6MPa下,对2 000mg/L的MgSO4的截留率和通量分别为95.6%和7L/(m2·h).复合膜对四种不同类型无机盐的截留率的次序依次为Na2SO4MgSO4NaClMgCl2.此外,表面形貌和接触角研究表明通过界面聚合在基膜表面形成了一层聚酰胺功能层.