磺化聚苯并咪唑/膦酸改性氧化石墨烯质子交换复合膜的制备及性能

发布时间：2024-04-03 02:17

　　通过胺基膦酸化法改性氧化石墨烯(GO)合成接枝有膦酸基团和磺酸基团的膦酸改性氧化石墨烯(MGO),热重分析表明MGO具有良好的热稳定性。通过原位聚合法将MGO掺杂到磺化聚苯并咪唑(SPBI)中,成功制备了SPBI/MGO质子交换复合膜。SEM表明膜表面致密,MGO的加入使断面出现片状结构。SPBI/MGO-1%复合膜的酸掺杂率最高达到248.8%,MGO的掺杂提高了复合膜的热稳定性。复合膜的干膜拉伸强度相对于Nafion117膜(26.65MPa)提高了36%,SPBI/MGO-1%的湿膜的拉伸强度达到69.46MPa,相较于SPBI膜提高了41.2%,复合膜具有较高的力学性能。SPBI/MGO复合膜的质子电导率随着MGO含量增加而逐渐增加,SPBI/MGO-1%复合膜在10%RH和160℃条件下质子电导率达到0.193S/cm,在高温低湿的质子交换膜燃料电池中有较高的应用前景。

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【部分图文】：

图1MGO的合成路线1.4SPBI/MGO质子交换膜的制备膜内吸附水，然后降温至80℃，调节相对湿度

导率（σ），测试前在160℃下通入干燥氮气2h，去除膜内吸附水，然后降温至80℃，调节相对湿度，通过湿度传感器获得相对湿度值。稳定相对湿度与温度0.5h以上，之后开始测量质子电导率。2实验结果与讨论2.1MGO的结构与性能表征对MGO和GO进行红外表征，MGO和GO的红外光谱如图....

图6SPBI膜和SPBI/MGO复合膜的SEM图

O在复合膜中到了一定的增韧作用。2.7SPBI/MGO质子交换膜的质子电导率膜的质子电导率决定PEMFC的导电性能，是质子交换膜的核心性能[13]。高温低湿下良好的质子电导率是保证质子交换膜能够应用于高温PEMFC的关键因素之一。图7为SPBI和SPBI/MGO质子交表2SPBI....

图中可知MGO的掺杂提高了复合膜的热图5SPBI和SPBI/MGO质子交换膜的热重曲线以上

第7期张琪等：磺化聚苯并咪唑/膦酸改性氧化石墨烯质子交换复合膜的制备及性能以上。从图中可知MGO的掺杂提高了复合膜的热稳定性，能够满足高温下操作的需要。2.5SPBI/MGO质子交换膜的微观形貌使用场发射扫描电子显微镜观察SPBI和SPBI/MGO复合膜的微观结构。图6为SPBI....

图8SPBI/MGO-1%质子交换膜在120℃下质子电导率随相对湿度的变化关系图

ASANS,etal.Approachesandtechnicalchallengestohightemperatureoperationofprotonexchangemembranefuelcells[J].JournalofPowerSources,2001,103(1):....

本文编号：3946567