環(huán)氧基樹脂交聯(lián)的含氟聚苯并咪唑高溫質(zhì)子交換膜的制備及其性能研究.pdf

1、高溫(＞100℃)工作下的質(zhì)子交換膜燃料電池的優(yōu)點(diǎn)包括:催化劑對(duì)燃料中的雜質(zhì)如CO耐受性高、較高的電化學(xué)反應(yīng)速率、簡化水熱管理系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，因此具有良好的應(yīng)用前景。其中磷酸(PA)摻雜的聚苯并咪唑膜(PBI)以其高的電導(dǎo)率、優(yōu)良的機(jī)械性能及低廉的成本對(duì)推動(dòng)高溫質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展起到了重要的作用。磷酸摻雜的質(zhì)子交換膜的電導(dǎo)率受膜的磷酸摻雜水平(ADL)決定，即酸摻雜水平越高，電導(dǎo)率越高;但同時(shí)過高的磷酸摻雜量會(huì)導(dǎo)致PBI膜機(jī)械性能降低

2、。目前研究如何同時(shí)提高電解質(zhì)膜材料的電導(dǎo)率和視械性能，已成為促進(jìn)高溫質(zhì)子交換膜燃料電池進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。
　　交聯(lián)是提高磷酸摻雜的聚苯并咪唑膜力學(xué)強(qiáng)度的有效方法。含氟聚苯并咪唑(F6PBI)在有機(jī)溶劑中有良好的溶解性，且具有優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，室濕下具有良好的機(jī)械性能，但在高溫下機(jī)械性能顯著下降，尤其是高磷酸摻雜水平下的塑性變形妨礙了其在燃料電池中的實(shí)際應(yīng)用。
　　本研究采用共價(jià)交聯(lián)的方法，以雙酚A二縮水甘油醚

3、(C21H24O4，BDE)、雙酚丙氧雜酸二縮水甘油基醚（C27H36O6，BPDE）、聚乙二醇二縮水甘油醚(C3H5O2-(C2H4O)n-C3H5O，PEGDE)為交聯(lián)劑與F6PBI在溫和條件下交聯(lián)，制備了三種不同交聯(lián)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)度分別為5％、10％和20％的環(huán)氧基樹脂交聯(lián)的含氟PBI膜，即X-F6PBI膜(X=BDE、BPDE、PEGDE)。性能測(cè)試結(jié)果顯示，三類環(huán)氧基樹脂交聯(lián)的含氟PBI膜具有良好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的機(jī)械性能，滿足高