磷酸锆/磺化聚苯并咪唑填孔型质子交换复合膜的制备与性能研究Preparation and Characterization of Proton Exchange Composite Membranes Pore-Filled with ZrP/Sulfonated Polybenzimidazole
张琪,赵娟,敖勇,徐荣,潘丽燕,钟璟
摘要(Abstract):
利用填充法将SPBI-ZrP电解质填充于ePTFE多孔基底中,制备SPBI-ZrP/ePTFE质子交换复合膜。分别采用FESEM、FT-IR、干湿称重法、拉伸测试和交流阻抗法对膜的微观结构和性能表征。实验结果表明,SPBI-ZrP电解质已成功填充于ePTFE基底中,膜表面光滑。SPBI-ZrP-2.5膜在厚度方向的溶胀度是SPBI-ZrP-2.5/ePTFE膜的7.3倍,归因于ePTFE基底能够有效地抑制膜溶胀,提高膜尺寸稳定性;由于ePTFE基底的增强效应,SPBI-ZrP-2.5/ePTFE膜的拉伸强度比SPBI-ZrP-2.5膜提高19.86%; SPBI-ZrP-2.5/ePTFE膜的质子电导率在160和80℃、相对湿度100%下分别达到0.222和0.071 S·cm-1,而Nafion膜(EW=1100)在80℃的质子电导率为0.077 S·cm-1,在温度>100℃时质子电导率急剧下降,说明SPBI-ZrP-2.5/ePTFE膜在高温下具有良好的质子传导性能,能应用于高温质子交换膜燃料电池中。
关键词(KeyWords): 聚四氟乙烯;磺化聚苯并咪唑;α-磷酸锆;高温;质子电导率
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(21306012);江苏省普通高校研究生科研创新计划(SJLX15_0534);江苏高校品牌专业建设工程资助项目(ppzy2015B145)。
作者(Author): 张琪,赵娟,敖勇,徐荣,潘丽燕,钟璟
DOI: 10.3969/j.issn.1003-9015.2017.04.027