聚苯并咪唑

摘要： 为改善磷酸-聚苯并咪唑(PA-PBI)质子交换膜在燃料电池运行过程中磷酸浸出的问题以及进一步提高其质子传导率和机械强度,本文用高磺化度支链磺化聚醚醚酮(bSPEEK)与芳醚型聚苯并咪唑(OPBI)进行酸碱共混,利用流延法制备磷酸掺杂质子交换膜.结果表明,共混膜中bSPEEK最佳含量为30%,共混膜的体积溶胀率降低26.5%;机械强度提高83.7%;质子传导率分别提高43.8%[160°C/0%相对湿度(RH)]和29.1%(80°C/98%RH);60°C/98%RH条件下的磷酸流失率降低48.8%.共混膜在提高机械强度和质子传导率的同时有效抑制了磷酸的流失.

摘要： 以聚苯并咪唑(PBI)和聚醚酰亚胺(PEI)为原料,通过蒸汽诱导相分离(VIPS)法制备高吸液率PBI/PEI(简称PBEI)锂离子电池隔膜.PBEI隔膜内部孔结构为三维网状结构,当PBI的含量达到40%时(PBEI-4),隔膜内部的孔结构最为疏松,孔隙率最大,并且由于醚键、酰胺键和咪唑极性基团的存在使PBEI隔膜的吸液率更高.PBEI-4隔膜具有优良的热稳定性,在160°C下基本不收缩.PBEI-4隔膜的离子电导率为1.943 mS/cm,远高于商业聚丙烯(PP)膜和PEI隔膜.相同电流密度下,PBEI-4隔膜的放电容量高于PP及PEI隔膜;0.5 C电流密度循环50次后,容量保持率为95.2%,表现出优异的循环稳定性.

摘要： 聚苯并咪唑掺杂磷酸电解质膜拥有较高的质子传导率和良好的热稳定性,被认为是十分具有潜力的高温质子交换膜。随着磷酸掺杂水平的提高,电解质膜的电导率也大幅提升,但聚苯并咪唑基体的机械强度急剧降低,严重影响其电池性能和使用寿命。通过浸渍法将熔融态KH_(5)(PO_(4))_(2)掺杂入聚苯并咪唑基体膜中,得到聚苯并咪唑掺杂KH_(5)(PO_(4))_(2)电解质膜,该膜具有高的机械强度,以及较高的质子电导率(约0.019 S/cm),基于该电解质膜装配的单电池,拥有接近1 V的开路电压,以及达到460 mW/cm^(2)的峰值输出功率密度,同时研究了温度、湿度对单电池输出性能的影响。

摘要： 质子化后的聚苯并咪唑(PBI)膜因同时具备传输质子和阻隔钒离子能力,常被用作全钒液流电池(VRFBs)质子传导膜,但是较低的质子电导率严重影响其实际应用.本文通过使用氰乙基纤维素/离子液体(CEC@ILs)作为改性剂,直接掺杂到PBI基体中,构建了一系列PBI/CEC@ILs全钒液流电池质子传导膜.研究了其吸水率、面电阻、质子电导率、钒离子渗透率以及相应电池循环性能等性能.结果表明:CEC的掺杂能有效改善PBI的质子电导率,在电流密度120 mA/cm~2下,PBI/CEC@ILs-3%的电压效率(EV)和能量效率(EE)可达81.8%、79.5%.经过300次循环后EE值仍可保持在78%以上,并且自放电时间600 h后电压没有明显下降,均优于PBI膜和Nafion115膜.

摘要： 磷酸掺杂聚苯并咪唑(PA-PBI)膜被认为是最具发展潜力的高温质子交换膜材料之一,但如何制备出高质子传导率的膜材料,仍是PA-PBI高温质子交换膜所面临的挑战性难题。为此,本文通过烷基化反应、离子交换反应,合成了阴离子为PF_(6)^(-)和BF_(4)^(-)的两种咪唑类离子液体([ViEtIm]PF_(6)、[ViEtIm]BF_(4)),通过与芳醚型聚苯并咪唑(OPBI)共混并采用流延法制备了[ViEtIm]PF_(6)/OPBI和[ViEtIm]BF_(4)/OPBI膜,进一步通过红外光谱、热重分析和SEM表征验证了离子液体与OPBI共混膜结构。对共混膜进行高温质子交换膜性能研究,结果表明:[ViEtIm]PF_(6)/OPBI膜综合性能优于[ViEtIm]BF_(4)/OPBI膜及原OPBI膜,特别是在质子传导率方面,[ViEtIm]PF_(6)/OPBI膜的质子传导率高达37.6 mS/cm,分别是[ViEtIm]BF_(4)/OPBI膜和原OPBI膜的1.5倍和4.3倍。

摘要： 燃料电池是一种高效的清洁能源技术,可缓解当今社会面临的能源和环境问题.质子交换膜燃料电池是一种重要的燃料电池类型,质子交换膜是其关键组件,起到传导质子、隔绝电子和阴阳两极的反应物的作用.质子交换膜燃料电池在低温下存在许多难以解决的问题,升高工作温度可以解决这些问题.因此需要开发高温低湿度下工作的膜材料.本文综述了高温质子交换膜的主要类型、制备与改性方法和质子传导机制,指出质子导体掺杂的聚苯并咪唑(PBI)类膜材料在高温低湿度下作为质子交换膜适用的巨大潜力,并探讨了复合PBI高温质子交换膜的制备、掺杂的质子导体类型和性能提升方法.最后本文归纳了高温质子交换膜面临的挑战,并指出了该类材料未来的研究方向,如设计合成新型质子导体、改善PBI抗氧化稳定性、调控膜微观结构来提升性能和开发新型聚合物电解质.

摘要： 与传统质子交换膜燃料电池相比,高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)不仅可以提高催化剂对CO 的耐受能力,还能简化水热管理,提高能量转化效率.高温质子交换膜是实现高温操作的关键部件之一.掺杂无机磷酸的高温质子交换膜因为在高温度(100～200°C)和低相对湿度下具有较高的质子传导率,以及较长使用寿命而成为研究的热点.高的磷酸掺杂量有助于质子传导率的提升,但也会牺牲膜的机械强度,因此已有大量致力于提升膜综合性能的改性研究.本文对目前基于磷酸基的聚苯并咪唑类、聚芳醚类等高温质子交换膜的改性策略进行评述,并梳理总结了包括MOFs、COFs 在内的新型多孔材料在质子交换膜领域的应用,最后指出了高温质子交换膜当前面临的挑战.

摘要： 在可溶性高分子量芳醚型聚苯并咪唑(OPBI)基体中引入超支化聚对氯甲基苯乙烯(H-VBC),通过便捷的溶液共混-浇铸法,制备了基于聚苯并咪唑/超支化聚合物的新型交联体系(OPBI/H-VBC-1和OPBI/H-VBC-2),并对膜进行季铵盐化处理(OPBI/H-VBC-QA-1和OPBI/H-VBC-QA-2),实现了复合膜综合性能的提升.与原始OPBI膜相比,交联型复合膜表现出优异的尺寸稳定性和"抗塑化"能力.在85％磷酸中浸泡72 h后,OPBI/H-VBC-2和OPBI/H-VBC-QA-2的体积膨胀率只有184.2％和152.4％,而OPBI的体积膨胀率达到336.5％;OPBI/H-VBC-2和OPBI/H-VBC-QA-2的最大拉伸强度分别达到36.3和21.9 MPa,比单一OPBI膜的10.9 MPa提高了56％～233％.研究发现,季铵盐化的复合膜具有更高的质子传导率(在200°C下的质子传导率分别达到151.5和103.4 mS/cm)与磷酸吸收水平比值.对比研究发现,所制备的交联型复合膜比已报道大多数高温质子交换膜(HT-PEM)具有更优异的质子传导率与力学强度平衡能力.

摘要： 高温质子交换膜燃料电池具有反应动力学快、CO耐受性高等特点,但磷酸掺杂的高温质子交换膜因磷酸的流失和聚合物的降解等原因导致燃料电池的输出功率发生衰减.本文通过介绍聚苯并咪唑衍生物的高温质子交换膜、聚苯并咪唑的复合型质子交换膜、新型芳基聚合物的高温质子交换膜,阐明聚合物的主链结构、官能团结构以及复合填料对高温质子交换膜性能的影响.在近期的研究报道中,提高膜性能的主要策略包括提升自由体积、建立交联结构、嵌段共聚、复合掺杂(ILs、MOFs、PIMs、MOx)、阳离子官能团修饰等.文章指出,在未来的研究中应该加强对磷酸基高温质子交换膜质子传输通道结构的进一步理解,关注聚合物化学降解和物理性能衰败的原因,并开发更多的新型聚合物材料.

摘要： 通过构筑基于含不饱和双键的磺化聚芳醚酮(Allyl-SPAEK)与芳醚型聚苯并咪唑(PBI)的半互穿聚合物网络(IPN),获得综合性能优异的可用于高温质子交换膜燃料电池的PBI/Allyl-SPAEK复合膜材料.在对Allyl-SPAEK和PBI的分子进行设计和合成的基础上,采用溶液共混-浇铸方法,基于UV辐照交联,获得了由丙烯基生成的共价键和咪唑基-磺酸基形成的强酸碱相互作用组成的IPN新体系,并系统研究了新型复合膜的热、机械性能和质子传导率.结果表明,具有PBI/Allyl-SPAEK半互穿聚合物网络的复合膜具有较高的质子传导率和力学性能,在同等磷酸吸附水平和测试条件下优于PBI膜.在磷酸吸附水平为13.0左右时,PBI/Allyl-SPAEK复合膜的最大拉伸强度达到12.1 MPa,杨氏模量达到131.5 MPa,是同等磷酸吸附水平下PBI膜的2.04倍.在200°C时,两种PBI/Allyl-SPAEK复合膜的质子传导率均达到200 mS/cm以上,比PBI膜传导率提高了38％.

摘要： 聚苯并咪唑(PBI),是主链含咪唑环的一类聚合物的统称,具有较强的机械性能,优异的耐热性和化学稳定性。由于这些优异的性能,聚苯并咪唑被广泛地应用在汽车工业,航空航天,微电子领域,燃料电池配件等。然而,由于PBI主链的刚性太强及分子间氢键的作用,导致其溶解性能很差,加工困难,是限制其应用的瓶颈。当前很多研究都在致力于改善PBI的溶解加工性能,比如引入柔性基团和体积较大的侧基等。但是引入柔性基团会损失PBI的热性能。杂萘联苯结构是一种扭曲非共平面结构,将其引入到聚合物主链中可以破坏聚合物链的规整度,增加分子链间的空隙,可以增强其溶解性能。本文以含杂萘联苯结构的二酸(CPPBC)和联苯四胺(DAB)为单体，合成了主链含杂萘联苯结构的聚苯并咪唑。制备了模型化合物，对其分子结构进行了表征。对此聚合物溶解性能，热性能，机械性能等进行了研究。

摘要： 质子交换膜是燃料电池中的关键部件之一，目前新型高温质子交换膜的研究成为质子交换膜燃料电池(PEMFC)研究的热点。聚苯并咪唑(PBI)是一种具有巨大潜力的新型耐高温材料，聚2,5-苯并咪唑(ABPBI)是PBI中的一种，由于其原料易得、合成方法简单，因此，ABPBI作为高温质子交换膜的开发研究受到人们的重视。但是，由于通常掺杂的液体酸易流失，所以本文采用掺杂PWA/SiO2纳米无机材料以提高复合膜的电导率和使用寿命。

摘要： 本文介绍了几种非氟复合质子交换膜,包括有机-无机杂化材料质子交换膜(ORMOER)和基于聚苯并咪唑(PBI)、磺化聚醚醚酮(SPEEK)的复合质子交换膜,主要从制备方法出发分析了每种复合膜的优缺点以及在燃料电池(PEMFC)中的应用前景。

摘要： 分别用原位混合和共混两种不同的混合方法制备了磺化聚醚醚酮(SPEEK)和聚苯并咪唑(PBI)芳杂环聚合物质子交换膜,用显微红外光谱仪分析了共混膜中SPEEK和PBI的分布状况,用气相色谱方法测定了透醇率.分析结果表明:无论是原位混合还是共混制备的膜,其耐甲醇渗透能力均优于Nafion117膜,共混制成的膜不能充分成盐,而原位混合制得的膜可以成盐.

摘要： 随着全球能源和环境问题的日益突出,急需寻找新能源和相应的储存转化装置.燃料电池作为一种具有高能源效率和低排放的新能源器件,近年来受到国内外研究者的普遍关注.对比质子交换膜燃料电池（PEMFC），阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）具有不使用贵金属铂催化剂等优点。阴离子交换膜（AEM）是AEMFC的关键材料之一，它起着传导氢氧根离子并分隔阴极和阳极的作用，因此AEM需要具备高的阴离子电导率，良好的机械性能，优良的耐碱稳定性和热稳定性等。目前制约AEMFC发展的一个关键问题是膜材料在高温、强碱性环境下的稳定性。通过NMR、FT-IR等证实了PBI基阴离子交换膜的成功合成。通过调控反应原料的配比制备了不同离子交换量的膜材料。

摘要： 用磺化二氟二苯酮、二氟二苯酮与苯并咪唑双酚进行亲核共聚,合成了一系列具有不同磺化度的磺化(聚醚醚酮-苯并咪唑),对其结构和性能进行了表征,并考察了聚物膜的水解和热稳定性。

摘要： 用磺化二氟二苯酮、二氟二苯酮与苯并咪唑双酚进行亲核共聚,合成了一系列具有不同磺化度的磺化(聚醚醚酮-苯并咪唑),对其结构和性能进行了表征,并考察了聚物膜的水解和热稳定性。

摘要： 用磺化二氟二苯酮、二氟二苯酮与苯并咪唑双酚进行亲核共聚,合成了一系列具有不同磺化度的磺化(聚醚醚酮-苯并咪唑),对其结构和性能进行了表征,并考察了聚物膜的水解和热稳定性。

摘要： 用磺化二氟二苯酮、二氟二苯酮与苯并咪唑双酚进行亲核共聚,合成了一系列具有不同磺化度的磺化(聚醚醚酮-苯并咪唑),对其结构和性能进行了表征,并考察了聚物膜的水解和热稳定性。

摘要： 用磺化二氟二苯酮、二氟二苯酮与苯并咪唑双酚进行亲核共聚,合成了一系列具有不同磺化度的磺化(聚醚醚酮-苯并咪唑),对其结构和性能进行了表征,并考察了聚物膜的水解和热稳定性。

摘要： 一种微波合成聚2，2’-5，5’-苯并咪唑的方法，以多聚磷酸PPA为溶剂进行缩聚反应，氮气保护下，加入3，3′-二氨基联苯胺，使其溶解，加入间苯二甲酸；将混合液移至微波炉中，程序升温，功率300～500W；反应产物倒入去离子水中，水洗至接近中性，加入饱和碳酸氢钠溶液中和；减压抽滤，先水洗再乙醇洗；干燥；研磨成粉末；微波合成聚2，5-苯并咪唑的方法，以PPA为溶剂进行缩聚反应，氮气保护下，加热搅拌至200°C，加入3，4-二氨基苯甲酸；将混合液移至微波炉中，程序升温，功率300～500W；反应产物倒入去离子水中，水洗至接近中性，加入1mol/L氢氧化钠溶液中和；100°C煮沸6h多次除氢氧化钠；减压抽滤，先水洗再乙醇洗；干燥；研磨成粉末。本发明采用微波加热，辐射能量大，效率高，可缩短反应时间。

摘要： 一种微波合成聚2，2’－5，5’－苯并咪唑的方法，以多聚磷酸PPA为溶剂进行缩聚反应，氮气保护下，加入3，3′－二氨基联苯胺，使其溶解，加入间苯二甲酸；将混合液移至微波炉中，程序升温，功率300～500W；反应产物倒入去离子水中，水洗至接近中性，加入饱和碳酸氢钠溶液中和；减压抽滤，先水洗再乙醇洗；干燥；研磨成粉末；微波合成聚2，5－苯并咪唑的方法，以PPA为溶剂进行缩聚反应，氮气保护下，加热搅拌至200°C，加入3，4－二氨基苯甲酸；将混合液移至微波炉中，程序升温，功率300～500W；反应产物倒入去离子水中，水洗至接近中性，加入1mol/L氢氧化钠溶液中和；100°C煮沸6h多次除氢氧化钠；减压抽滤，先水洗再乙醇洗；干燥；研磨成粉末。本发明采用微波加热，辐射能量大，效率高，可缩短反应时间。

摘要： 本文描述了交联的烷基化聚(苯并咪唑)和聚(咪唑)聚合物材料和包含这些聚合物材料的装置(例如，燃料电池、水电解槽)。聚合物材料可以以方便的方式制备，实现诸如阴离子交换膜(AEM)的应用。与未交联的类似的膜相比，该膜在更宽范围的操作条件下提供高阴离子电导率。与类似的非交联的聚合物材料相比，该交联的聚合物材料具有改善的碱稳定性。

摘要： 本发明涉及电池领域，旨在提供一种微孔聚苯并咪唑膜及改性聚苯并咪唑为隔膜的锂硫电池。该方法包括：将聚苯并咪唑溶于二甲基乙酰胺，再加入碳酸氢铵，搅拌溶解后倒入制膜器；真空干燥、加热使碳酸氢铵气化造孔，恒温加热待碳酸氢铵完全气化后降至室温，得到微孔聚苯并咪唑膜。本发明耐温高，安全性好。充放电过程中不发生聚硫离子的迁移，因此具有极好的循环寿命。大孔碳材料的高导电性有效提高了硫电极的导电性，使本发明的锂硫电池具备很好的大电流充放电性能。本发明的活性物质来源丰富，成本低廉，无污染，易制备。电极材料成本低廉，制备工艺简单、易行，有利于大规模生产，具有广阔的应用前景。

摘要： 一种利用聚苯并咪唑-磷酸-水三元体系制备磷酸掺杂的聚苯并咪唑膜的方法，包括以下步骤：制备PBI-磷酸混合液；将混合液置于水平玻璃板上，使溶液的厚度达到1.5～2mm，在氮气流的保护下室温放置；冷却至室温，将膜与玻璃板分开即可。本发明方法与常用的溶液浇铸方法相比，有效地克服了PBI在DMAc中的低溶解度问题，操作方便，PBI的溶解时间明显缩短；该发明方法涉及的溶剂H3PO4系非挥发性物质，无需加热蒸发去除，避免了因使用有机溶剂而带来的污染以及溶剂蒸发过程中的能源消耗；磷酸既作溶剂又作掺杂的酸，其价格低于DMAc，不仅省去了PBI膜掺杂磷酸这一步骤，节省了时间，还降低了成本。

摘要： 一种制备用作为燃料电池或蓄电池电解质的聚苯并咪唑(PBI)织物的方法，此方法是将已磺化或未磺化的PBI织物浸泡在酸性溶液中，藉以使PBI织物的纤维因酸性溶液而膨胀、及将织物烘干以移去残余的水或甲醇并将酸浓缩。

摘要： 本发明涉及基于聚(2,5‑苯并咪唑)(ABPBI)、ABPBI共聚物和被取代的聚苯并咪唑(PBI)的聚合物层状中空纤维膜及其制备方法。

摘要： 本发明涉及电池领域，旨在提供一种微孔聚苯并咪唑膜及改性聚苯并咪唑为隔膜的锂硫电池。该方法包括：将聚苯并咪唑溶于二甲基乙酰胺，再加入碳酸氢铵，搅拌溶解后倒入制膜器；真空干燥、加热使碳酸氢铵气化造孔，恒温加热待碳酸氢铵完全气化后降至室温，得到微孔聚苯并咪唑膜。本发明耐温高，安全性好。充放电过程中不发生聚硫离子的迁移，因此具有极好的循环寿命。大孔碳材料的高导电性有效提高了硫电极的导电性，使本发明的锂硫电池具备很好的大电流充放电性能。本发明的活性物质来源丰富，成本低廉，无污染，易制备。电极材料成本低廉，制备工艺简单、易行，有利于大规模生产，具有广阔的应用前景。

摘要： 一种利用聚苯并咪唑－磷酸－水三元体系制备磷酸掺杂的聚苯并咪唑膜的方法，包括以下步骤：制备PBI－磷酸混合液；将混合液置于水平玻璃板上，使溶液的厚度达到1.5～2mm，在氮气流的保护下室温放置；冷却至室温，将膜与玻璃板分开即可。本发明方法与常用的溶液浇铸方法相比，有效地克服了PBI在DMAc中的低溶解度问题，操作方便，PBI的溶解时间明显缩短；该发明方法涉及的溶剂H3PO4系非挥发性物质，无需加热蒸发去除，避免了因使用有机溶剂而带来的污染以及溶剂蒸发过程中的能源消耗；磷酸既作溶剂又作掺杂的酸，其价格低于DMAc，不仅省去了PBI膜掺杂磷酸这一步骤，节省了时间，还降低了成本。

摘要： 本发明涉及苯并咪唑取代的聚苯并咪唑作为制备应用于高温燃料电池的质子传导膜起始材料的用途。