基于巯基改性磺化海泡石与聚（2,5-苯并咪唑）原位复合的宽温域用质子交换膜

发布时间：2021-12-18 00:12

　　天然海泡石经微波辅助酸活化和巯基偶联剂改性得到磺化海泡石,然后原位合成制备燃料电池宽温域用聚（2,5-苯并咪唑）/磺化海泡石（ABPBI/S-Sep）复合质子交换膜。研究了海泡石改性前后结构变化,以及S-Sep粒子的加入对复合膜的微观形貌、结构、力学性能、吸水固酸能力以及高、低温下质子传导性能的影响。研究发现,海泡石粒子经微波辅助酸活化处理后产生了解纤维化,磺化改性提高了其与聚合物相容性;S-Sep纤维状粒子均匀分散在ABPBI基体中可诱导聚合物分子链取向排列,从而提高复合膜的力学性能,其特有的纳米通道结构及高比表面积显著提高了复合膜的吸水率和固酸能力。在相似磷酸（PA）掺杂水平下,复合膜在40～180℃宽温域下的质子传导率和峰值功率密度均高于ABPBI膜,并且磷酸掺杂水平为1.85的复合膜在90℃以下,60%和98%RH时质子传导性能以及80℃、0%RH时单电池性能均与Nafion 212相当,表明低磷酸掺杂水平下的S-Sep改性ABPBI复合膜具备从低温到高温且不控制湿度的宽温域使用优势,可拓展基于PA掺杂聚苯并咪唑类膜材料的使用温度范围。 

【文章来源】：高分子材料科学与工程. 2020,36(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【文章目录】：
1 实验部分
    1.1 实验试剂
    1.2 磺化海泡石的制备
        1.2.1 海泡石的微波辅助酸活化:
        1.2.2 海泡石的巯基改性:
        1.2.3 巯基改性海泡石的氧化:
    1.3 ABPBI/S-Sep的原位合成及复合膜制备
        1.3.1 ABPBI/S-Sep原位合成:
        1.3.2 ABPBI/S-Sep复合膜制备:
        1.3.3 PA掺杂膜制备:
    1.4 测试与表征
        1.4.1 微观形貌观察:
        1.4.2 FT-IR测试:
        1.4.3 接触角测试:
        1.4.4 分散性测试:
        1.4.5 形貌观察和元素分布测试:
        1.4.6 XRD测试:
        1.4.7 动态力学性能测试:
        1.4.8 吸水率、磷酸掺杂水平和质子传导率测试:
        1.4.9 单电池性能测试:
2 结果与讨论
    2.1 巯基改性海泡石的结构表征
        2.1.1 形貌表征:
        2.1.2 FT-IR结构表征:
        2.1.3 亲水性分析:
        2.1.4 紫外光谱分析:
    2.2 ABPBI/S-Sep复合膜的表征
        2.2.1 SEM-EDS形貌:
        2.2.2 XRD分析:
        2.2.3 动态力学性能:
        2.2.4 吸水率和磷酸掺杂水平:
        2.2.5 质子传导性能:
        2.2.6 单电池性能:
3 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]低温燃料电池用聚（2,5-苯并咪唑）/磺化海泡石复合质子交换膜的制备与性能[J]. 张肖肖,杨守坤,章圆方,夏蕾,付旭东,张荣,胡圣飞,赵锋,李骁,刘清亭.  高分子材料科学与工程. 2018(12)
[2]海泡石的酸活化及亲水性表面修饰[J]. 张肖肖,章圆方,杨守坤,付旭东,张荣,胡圣飞,赵锋,李骁,刘清亭.  非金属矿. 2018(01)
[3]聚苯并咪唑基/八氨基笼状倍半硅氧烷复合电解质膜的制备与性能[J]. 孙权,倪娜,俞李帅,张肖肖,刘清亭,张荣,胡圣飞,赵锋,李骁.  高分子材料科学与工程. 2016(12)



本文编号：3541231