基于半互穿聚合物网络的高温质子交换膜的制备

• 作者: 梁敏慧 王鹏 李宏斌 李天洋 曹凯悦 彭金武 刘振超 刘佰军
• 来源期刊: 高等学校化学学报
• 学科: 化学
• 关键词: 燃料电池 聚苯并咪唑 磺化聚芳醚酮 半互穿交联网络 高温质子交换膜
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 高分子化学
• 页码范围: 2845-2850
• 页数: 6页
• 分类号: O631
• 语种: 中文
• DOI: 10.7503/cjcu20200348

摘要

通过构筑基于含不饱和双键的磺化聚芳醚酮(Allyl-SPAEK)与芳醚型聚苯并咪唑(PBI)的半互穿聚合物网络(IPN),获得综合性能优异的可用于高温质子交换膜燃料电池的PBI/Allyl-SPAEK复合膜材料.在对Allyl-SPAEK和PBI的分子进行设计和合成的基础上,采用溶液共混-浇铸方法,基于UV辐照交联,获得了由丙烯基生成的共价键和咪唑基-磺酸基形成的强酸碱相互作用组成的IPN新体系,并系统研究了新型复合膜的热、机械性能和质子传导率.结果表明,具有PBI/Allyl-SPAEK半互穿聚合物网络的复合膜具有较高的质子传导率和力学性能,在同等磷酸吸附水平和测试条件下优于PBI膜.在磷酸吸附水平为13.0左右时,PBI/Allyl-SPAEK复合膜的最大拉伸强度达到12.1 MPa,杨氏模量达到131.5 MPa,是同等磷酸吸附水平下PBI膜的2.04倍.在200℃时,两种PBI/Allyl-SPAEK复合膜的质子传导率均达到200 mS/cm以上,比PBI膜传导率提高了38％.