图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation磺化聚酰亚胺微观结构调控制备高质子电导率的质子交换膜

编号：418 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-21 13:49:01 浏览：101次收藏取消收藏

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摘要

质子交换膜由于其可设计的质子传输通道成为目前广泛研究的课题，然而复合膜内质子传输通道连续性的构筑仍面临巨大挑战。本研究通过利用商业化单体为原材料，采用五种二胺单体结构（酰胺、苯醚、苯砜、氮唑及苯磺酸）和二酐(6FDA)制备 5 种不同二胺单体结构的 PI 溶液，采用后磺化法制备 SPI 粉末，研究磺化时间对 PI 的磺化度的影响，SPI 和 PI 按照一定比例混合制备 SPI 溶液，通过刮涂法制备相应的薄膜。但是结果表明，五元环的SPI耐水解稳定性较低，所以选择水解稳定性较好的六元环SPI，并且采用磺化度可控和工艺简单的“一步法”制备。除此之外，还设计并制备了一种磷酸锆和磺化埃洛石静电自组装组成的ZrP/SHNT复合材料，并将其引入磺化聚酰亚胺基体中来构建长程有序的质子传输通道。纳米磷酸锆和磺化埃洛石的酸性基团为质子传输提供更多酸性位点，并且中空管状的埃洛石为质子以vehicle机制传输提供快速通道。由于磷酸锆和磺化埃洛石优异的亲水性以及纳米复合材料在聚合物基体内良好的分散性使得SPI-ZrP/SHNT-6在80℃下具有45.5%的吸水率以及超低的溶胀率（6.4%）。同时SPI-ZrP/SHNT-6还具有优异的质子电导率和功率密度，在80℃水和条件下可达到288.2mS cm^-1和230.2 mW cm^-2。这种综合性能优异的质子交换膜将为未来高性能氢氧燃料电池质子交换膜的商业化提供新思路。