【摘 要】
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质子交换膜燃料电池（PEMFC）被认为是最有前途的发电技术之一,质子交换膜的性能决定了PEMFC的应用和发展。目前,市面上常见的Nafion膜因其优异的性能而被广泛应用。但它的一些缺点限制了自身的发展,因此,开发新型质子交换膜非常必要。磺化聚醚砜氧膦（s PESPO）类聚合物膜具有质子传导率高,化学稳定性和尺寸稳定性好的特点,被认为是膜的优良基质材料。本文以s PESPO为基质膜,与无机材料共混,
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质子交换膜燃料电池（PEMFC）被认为是最有前途的发电技术之一,质子交换膜的性能决定了PEMFC的应用和发展。目前,市面上常见的Nafion膜因其优异的性能而被广泛应用。但它的一些缺点限制了自身的发展,因此,开发新型质子交换膜非常必要。磺化聚醚砜氧膦（s PESPO）类聚合物膜具有质子传导率高,化学稳定性和尺寸稳定性好的特点,被认为是膜的优良基质材料。本文以s PESPO为基质膜,与无机材料共混,制备了两类有机-无机共混型质子交换膜,并对所得共混膜的性能进行了研究。主要内容如下:首先,采用直接缩聚法合成了s PESPO,然后,将氧化石墨烯（GO）与s PESPO通过物理共混的方式制备了s PESPO/GO-x共混物,最后,通过溶液浇铸法得到了均匀、透明并具有韧性的共混膜。结果表明,一定量GO的掺杂能有效地提高膜的吸水率和质子电导率,同时能改善膜的耐氧化稳定性。例如,s PESPO/GO-0.1和s PESPO/GO-0.3共混膜在90℃下质子电导率达到0.133 S/cm和0.126 S/cm,是Nafion 117（0.0863 S/cm）的1.54倍和1.46倍。且s PESPO/GO-0.1和s PESPO/GO-0.3在80℃的Fenton’s试剂中,τ2为9和10 h,接近或等于原膜（5 h）的2倍。以上结果表明,GO的加入有效地提高了原膜的性能。制备了MOFs材料—UIO-66-NH2,同样采用物理共混的方式制备了s PESPO/U-x共混膜。与s PESPO原膜相比,加入UIO-66-NH2粉末后的复合膜,尺寸稳定性、耐氧化稳定性和热稳定性均得到了提升。且当UIO-66-NH2的量合适时,共混膜的质子电导率也有所提高。例如,s PESPO/U-1共混膜在90℃下质子电导率为0.094 S/cm,高于相同测试条件下原膜（0.091 S/cm）和Nafion 117（0.086 S/cm）的质子电导率。在90℃下s PESPO/U-1共混膜的溶胀率为15.91%,比纯膜（17.56%）要低,且s PESPO/U-1膜在80℃下的抗氧化测试中τ2为9 h,表现了优异的综合性能。
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