含氨基磺化聚芳醚酮砜類及其復(fù)合型質(zhì)子交換膜的制備與性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）作為一種新型產(chǎn)能材料，具有燃料利用率高，可以同時提供動能和熱能，以及方便運輸和環(huán)境友好等特點。作為該電池的核心部件，質(zhì)子交換膜（PEM）不但能隔絕甲醇和氧化劑以確保燃料電池的正常使用，而且可以作為質(zhì)子的有效傳輸載體，使得質(zhì)子可以在燃料電池中有效的進行傳輸，保證燃料電池可以正常、穩(wěn)定、高效的工作。當前已經(jīng)商品化的 Nafion系列質(zhì)子交換膜在質(zhì)子傳導(dǎo)率方面具有較好的表現(xiàn)，不過在高溫操作環(huán)境下，燃料（甲醇）透

2、過率過高，質(zhì)子傳導(dǎo)率下降過快是該型質(zhì)子交換膜的主要問題。本文針對這兩種問題制備了兩種聚合物膜，從兩個方面對這些問題進行改善。
　　通過溶液共混法制備氨基磺化聚芳醚酮砜（Am-SPAEKS）和聚乙烯醇（PVA）的雜化膜。改變PVA的組分含量，制成不同配比的Am-SPAEKS/PVA復(fù)合膜，通過FT-IR測試證明了復(fù)合膜的成功制備，同時對復(fù)合膜的其他性能也進行了比較全面的測試。在復(fù)合膜中，氨基與磺酸基團的氫鍵作用以及羥基與磺酸基團間的

3、酸堿離子對作用保證了復(fù)合膜的穩(wěn)定性。與純Am-SPAEKS質(zhì)子交換膜相比較來說，其阻醇性能有明顯的提高，在25℃時，Am-SPAEKS/PVA50%的甲醇滲透率數(shù)值僅為2.95×10-7 cm2 s-1，而在60℃時，其甲醇滲透率為8.26×10-7 cm2 s-1。
　　另外，我們制備了新型雙氨基雙酚單體（2,4-二氨基苯基對苯二酚（2Am-PHQ）），并且通過縮聚反應(yīng)，控制氨基雙酚單體與雙酚 A的比例，合成不同配比的新型雙氨基

4、磺化聚芳醚酮砜聚合物（2Am-SPAEKS）。利用氨基和磺酸基團之間的酸堿離子對作用，一定程度上保證聚合物膜在吸水的過程中溶脹度不會過大，保證聚合物膜具有良好的機械性能以及尺寸穩(wěn)定性。同時由于氨基含量的增大，高溫時質(zhì)子通過“Grotthuss”機理進行傳輸?shù)耐ǖ涝龆?，改善了高溫時質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率。當氨基含量在40%的時候，100℃時聚合物膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率依然能達到0.095 S cm-1。在質(zhì)子交換膜燃料電池膜材料的應(yīng)用方面具有很大