【摘 要】
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质子交换膜燃料电池是一种清洁高效的新能源发电装置,受到广泛的关注。质子交换膜是燃料电池的核心部件之一。目前,杜邦公司生产的Nafion膜是广泛使用的商业膜。但Nafion膜由
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质子交换膜燃料电池是一种清洁高效的新能源发电装置,受到广泛的关注。质子交换膜是燃料电池的核心部件之一。目前,杜邦公司生产的Nafion膜是广泛使用的商业膜。但Nafion膜由于价格高、耐甲醇性差、高温低湿环境下电导率急剧下降等缺点,限制了其进一步发展。因此,磺化芳香类聚合物质子交换膜成为目前的研究热点,其中含杂萘酮基的磺化聚芳硫醚氧膦质子交换膜是一类高性能聚合物。由于二氮杂萘酮基团易与磺酸基团形成氢键作用,能有效抑制溶胀,以及氧膦基团具有耐氧化性、保湿性、与有机或无机粒子的粘结性较好等优点,使得该类聚合物质子交换膜具有优良的综合性能。本文首先通过单体结构设计,用直接缩聚法,合成了高离子交换容量(IEC)的一系列双磺化聚二氮杂萘酮硫醚氧膦(ds PPTPO-x)聚合物质子交换膜。与100%磺化度的单磺化聚二氮杂萘酮硫醚氧膦(s PPTPO-100)相比,IEC相同时,ds PPTPO-x系列膜的综合性能优于s PPTPO-100膜。通过调节聚合物磺化度和磺酸基团的分布,能够有效提高质子交换膜的尺寸稳定和电导率等性能。例如,ds PPTPO-55聚合物膜在80°C下的吸水率为56.97%,溶胀率为14.77%,电导率为0.101 S/cm。表现出较好的综合性能,具有一定的应用前景。
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