燃料電池用新型聚醚砜類電解質(zhì)膜的制備及性能.pdf

1、燃料電池是一種新型、高效的能源系統(tǒng),在諸如汽車和野外設(shè)施的電力供應(yīng)方面有廣泛的應(yīng)用前景。電解質(zhì)膜是質(zhì)子交換膜燃料電池及直接甲醇燃料電池的主要部件之一。本論文論述了制備幾類新型基于聚芳醚砜類電解質(zhì)膜材料的方法,并研究了它們?cè)谌剂想姵貞?yīng)用方面的相關(guān)性能。
　　 以六氟雙酚A(HFBPA)、9,9'-雙(4.羥苯基)芴(BHPF)、4,4'-二氟二苯砜(DFDPS)及3,3'-二磺酸鈉-4,4/-二氟二苯砜(SDFDPS)為原料,經(jīng)高

2、溫親核縮聚反應(yīng)成功合成了一系列磺化聚芳醚砜(SPAES)并通過(guò)改變BHPF及HFBPA的比例來(lái)調(diào)節(jié)聚合物主鏈的剛性。結(jié)果表明,隨剛性組分BHPF含量的增加,SPAES膜吸水率及質(zhì)子導(dǎo)電率降低、但在水中的穩(wěn)定性增加。在BHPF與HFBPA的比例為1:1及磺化度為50％(SPAES50-50條件下,膜在60℃水中平面和厚度方向的尺寸變化分別為0.12和0.13,電導(dǎo)率達(dá)到0.137S/cm,而經(jīng)130℃高溫水200h處理后的失重率僅為7%,

3、表明其有望在溫度較高條件下得到應(yīng)用。
　　 以HFBPA、BHPF、DFDPS和SDFDPS為原料,控制HFBPA和BHPF比例為5:5不變,不斷改變DFDPS和SDFDPS來(lái)制備不同磺化度的聚芳醚砜。結(jié)果表明,隨著SDFDPS含量的增加,膜的離子交換容量逐漸增大,吸水率和電導(dǎo)率均隨之增大,但尺寸穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性均降低,不利于膜的長(zhǎng)期工作。綜合性能結(jié)果表明,在HFBPA、BHPF、DFDPS、SDFDPS比例為1∶1∶1∶1(

4、SPAES50-50)時(shí),膜的綜合性能較好。
　　 以DFDPS、SDFDPS、4'4-聯(lián)苯二酚(BP)為原料,制備了磺化聚芳醚砜聚合物,通過(guò)摻入納米二氧化鈦,制備了一類無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合質(zhì)子交換膜,測(cè)定了吸水率、尺寸變化、水穩(wěn)定性、電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度等性能。結(jié)果表明,適量二氧化鈦的摻入提高了相對(duì)濕度下的電導(dǎo)率,摻雜2.5%二氧化鈦的質(zhì)子交換膜在60℃及相對(duì)濕度為50%時(shí),電導(dǎo)率達(dá)到33mS/cm。
　　 以DFDPS和雙酚A