酸碱对型FSP／SPPESK质子传导膜的制备和表征及其在燃料电池中的应用

摘要

本文以不同质子化程度的全氟磺酸树脂(FSP)为酸性聚合物，以Na+-型的二氮杂萘酮型磺化聚芳醚砜酮(SPPESK)为碱性聚合物，将二者在160℃下溶解在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中配成质量分数为20％的成膜液，80℃下刮制成膜，制得酸碱对型质子导电聚合物膜。首先用红外(FT-IR)谱图表征了膜中酸碱对的存在，并研究了不同的酸碱对含量对膜内部两相间的相容性，膜的热稳定性、耐溶胀性及质子传导性等的影响。实验数据表明，这种质子传导膜具有良好的物化性能和较高的质子电导率(>0．09 S·cm-1)和优异的耐燃料渗透性(甲醇渗透率为NafionR膜的30％左右)，故在80℃下表现出较NafionR-112膜优异的燃料电池单池性能：当池电压在0．38 V，电流密度在2 600 mA·cm-2时，能量密度能达到最高值990 mW·cm-2，表明该膜完全有在质子交换膜燃料电池(PEMFCs)中应用的潜力。