车用燃料电池质子交换膜的制备及性能.pdf

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1、第44卷，第7期工程塑料应用Vol.44，No.7132016年7月ENGINEERINGPLASTICSAPPLICATIONJul.2016doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2016.07.003车用燃料电池质子交换膜的制备及性能赵海宾(河北交通职业技术学院，石家庄050091)摘要：合成了一系列具有不同支化度的磺化聚芳醚砜材料，并对其结构和性能进行了表征。所制备的磺化的支5化聚芳醚砜材料的分子量可达7.00×10以上，并且分子量分布在1.17左右，拉伸强度可达20.55～28.81MPa。随着聚合物支化度的增加，聚合物的热稳定性得到改善，在550℃下

2、的热失重可降低至39%～45%。高支化的磺化聚芳醚砜薄膜的氧化稳定性也得到改善，80℃下的使用寿命可提高至7.25h。支化的磺化聚芳醚砜薄膜的吸水率和质子传导率都较高。80℃下高支化度的聚芳醚砜薄膜的质子传导率可达0.33S／cm。对其微观形貌进行观测发现，支化聚芳醚砜中的支化结构可对周围的亲水磺酸基团起支撑作用，促使其发生团聚而形成连续的质子通道。关键词：燃料电池；质子交换膜；聚芳醚砜；支化结构中图分类号：O63文献标识码：A文章编号：1001-3539(2016)07-0013-06PreparationandPerformanceofProtonExchangeMembra

3、neforAutomotiveFuelCellsZhaoHaibin(HebeiJiaotongVocationalandTechnicalCollege，Shijiazhuang050091，China)Abstract：Aseriesofsulfonatedpoly(aryletherketone)materialswithdifferentdegreeofbranchingweresynthesized，and5thestructureandpropertieswerecharacterized.Theobtainedpolymersshowhighmolecularwei

4、ghtasupto7.00×10，narrowmo-lecularweightdistributionas1.17，andhightensilestrengthas20.55–28.81MPa.Followingwiththeincreaseofpolymerbranchingdegree，thethermalstabilityandoxidationstabilityareimproved.Theweightlossat550℃iscontrolledat39%–45%，thelifetimeat80℃isimprovedto7.25h.Thebranchedsulfonate

5、dpoly(aryletherketone)membranematerialsshowhigherrateofwaterabsorp-tionandprotonconductivity.Thepolymerbranchedsulfonatedpoly(aryletherketone)membranematerialwithhighbranchingdgreeexhibiteshighprotonconductivityas0.33S／cmat80℃.Throughtheobservationofthemicromorphology，itisfoundthatthebranchin

6、gstructureofbranchedpoly(aryletherketone)cansupportthesurroundinghydrophilicsulfonicacidgroups，andpromotetheformationofacontinuousprotonchannel.Keywords：fuelcell；protonexchangemembrane；poly(aryletherketone)；branchedstructure随着节能和环保成为当今时代发展的两大主目前商业上应用较为广泛的全氟磺酸膜是题，开发绿色新能源成为国内外研究学者关注的重Nafion117，

7、这种质子交换膜具有较高的质子传导点。直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一率，但是生产成本较高，且在高温下甲醇透过率也较种，它以甲醇为燃料，利用氧化还原反应将化学能转高，这就可能导致燃料和氧化剂混合而发生剧烈反[2]化为电能，反应产物为水和二氧化碳等无污染化学应放热而发生危险。为了寻求Nafion117型质子物质。直接甲醇燃料电池不仅具有一般燃料电池环交换膜的替换材料，国内外学者对磺化聚酰亚胺、磺[3–6]保、高效的优点，而且具有无电解液泄漏、优良的低化聚环烯烃、磺化聚醚砜、磺