聚(2,5-苯并咪唑)/磺化海泡石复合质子交换膜的制备与性能

【作者】 张肖肖； 周凌义； 杨兴文； 付旭东； 张荣； 胡圣飞； 刘清亭；

【机构】 湖北工业大学材料与化学工程学院； 绿色轻工材料湖北省重点实验室； 绿色轻质材料湖北工业大学协同创新中心；

【摘要】 低温质子交换膜燃料电池(PEMFC)多采用DuPont公司的Nafion膜,因严重依赖于水传导质子而只能应用于低温高湿度环境,磷酸掺杂聚苯并咪唑类树脂膜则受限于磷酸流失造成的酸腐蚀等问题而只能用于高温低湿环境,这些不足均限制了PEMFC的广泛应用。本文选用海泡石改性并原位合成聚(2,5-苯并咪唑)(ABPBI)/海泡石复合物,制备磷酸掺杂复合膜。测试结果表明,海泡石进行了表面改性以及磺化处理后在ABPBI基体中得到良好分散;海泡石的加入提高了复合膜对水和磷酸的吸收和保留能力;在相似的磷酸掺杂水平下,含更多结合水的复合膜的质子传导率显著高于纯ABPBI膜。总体上,该复合膜一方面保留了ABPBI膜自身良好热稳定性能和机械性能的优点,另一方面利用海泡石极强吸水性能使其在低温状态下仍具备较高质子传导性能,因而具备宽温域环境下使用的特点,有望扩展PEMFC的使用温度范围。更多还原