復(fù)合的磺化聚芳醚酮砜類質(zhì)子交換膜的制備及性能的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）是一種能量轉(zhuǎn)化率比較高，能量密度比較大且污染很低的能量轉(zhuǎn)換裝置。質(zhì)子交換膜(PEMs)作為質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵組成部件，不僅能夠?qū)⒀趸瘎┖腿剂细艚^，而且質(zhì)子可以通過其進(jìn)行傳遞。針對(duì)已經(jīng)商業(yè)化的質(zhì)子交換膜Nafion在高于80℃時(shí)的質(zhì)子傳導(dǎo)率嚴(yán)重下降的問題，本文制備了兩種復(fù)合膜以提高PEMs在高溫時(shí)的質(zhì)子傳導(dǎo)率。
　　通過溶液共混法制備含氨基的磺化聚芳醚酮砜（Am-SPAEKS）和不同磷鎢酸（H

2、PW）含量的復(fù)合膜，用以在中高溫度操作條件下的PEMFCs中。紅外光譜顯示，氨基與HPW之間存在較強(qiáng)的酸堿作用，類似的氫鍵作用也存在于磺酸基團(tuán)與HPW之間，這些相互作用起到固定HPW的效果，這一現(xiàn)象可以從掃描電鏡（SEM）照片中得到證實(shí)。與純Am-SPAEKS膜相比，復(fù)合膜的吸水率及熱力學(xué)穩(wěn)定性得到了明顯改善。保水能力和甲醇滲透系數(shù)都能達(dá)到PEMs的使用范圍。Am-SPAEKS/HPW30％在120℃時(shí)質(zhì)子傳導(dǎo)率達(dá)到了0.091S cm

3、?1，以上結(jié)果顯示，所制備的復(fù)合質(zhì)子交換膜在中高溫度具有較高的質(zhì)子傳導(dǎo)率。
　　通過紅外證實(shí)SPAEKS，HPW以及聚偏氟乙烯（PVDF）復(fù)合膜的PEMs成功制備。SEM圖像顯示所制備的復(fù)合膜沒有出現(xiàn)明顯的相分離結(jié)構(gòu)。HPW均勻分散在膜中，可能是由于PVDF獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)起到了固定HPW粒子的作用。熱失重分析結(jié)果顯示當(dāng)HPW含量增加時(shí)，復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性隨之增加。此外，復(fù)合膜也展現(xiàn)出良好的抗氧化性。SPAEKS/PVDF-HPW10