磷酸掺杂磺化聚(亚芳基醚)-聚(N-乙烯基咪唑)膜制备研究

以磺化聚亚芳基醚(SDF-F)为酸性聚合物,聚(N-乙烯基咪唑)(PVIm)为碱性聚合物,通过不同类型聚合物的离子交联制备了1种新型膜。制备的膜采用凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线衍射(XRD)以及电子显微镜(FE-SEM)和能量色散光谱(EDS)等方法研究聚合物的理化性质。结果表明,SDF-F和PVIm之间的离子交联改变了N 1s和S 2p的结合能,磷酸掺杂后聚合物的结晶度有所降低,横截面的EDS线扫描图像显示磷酸分布均匀。合成的SDF-F/PVIm已被确定为有望用于高温质子交换膜燃料电池的新型聚合物电解质。

磷酸掺杂磺化聚(氟化亚芳基醚)-聚(环氧乙烷)共混膜的制备研究

为提高聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)的高温性能(150℃以上),采用磺化的聚芳基醚(SDF-F)和聚环氧乙烷(PEO)合成了新的共混膜,并使用磷酸掺杂;对新的共混膜进行了表征,并通过测量拉伸强度确定了酸掺杂共混膜的机械强度。结果表明,SDF-F和PEO成功共聚成共混膜且2种聚合物均匀混合,共混膜的磷酸掺杂水平随着PEO含量的增加而增加,当PEO的质量分数为60%时,掺杂的磷酸质量分数可达784%;共混膜的机械强度随着PEO含量的增加而下降,但即便PEO的质量分数为60%时,共混膜的拉伸强度仍有17 MPa。新共混膜能够完全满足高温聚合物电解质膜燃料电池的要求。

磷酸掺杂磺化聚(亚芳基醚)-聚(N-乙烯基咪唑)膜电化学性能研究

使用磺化聚芳基醚(SDF-F)作为酸性聚合物、聚(N-乙烯基咪唑)(PVIm)作为碱性聚合物,合成了用于高温工作的磷酸掺杂磺化聚(亚芳基醚)-聚(N-乙烯基咪唑)(SDF-F/PVIm)质子交换膜,进行了热损失、电导率、阻抗光谱和单电池性能测试。结果表明,SDF-F/PVIm膜热稳定性良好。在无水条件下,交联膜在150~200℃具有很高的质子电导率,且电导率随着温度的升高而增加。在不同的温度下单电池的性能表现优异,在190℃时,可以获得528 mW/cm2最大功率密度,且无需外部加湿。合成的SDF-F/PVIm有望成为高温PEMFCs的新型聚合物电解质。